电力电缆屏蔽层接地方式对零序保护的影响分析

王立强

摘 要：本文通过一起QFW-15-2无刷励磁同步发电机定子3I0保护误动作案例，阐述了电力电缆屏蔽层接地线安装不当将导致零序保护误动情景发生的原因，最后提出了正确的电力电缆屏蔽层接地位置的安装方案。

关键词：零序电流；定子3I0保护；屏蔽层接地；两端接地

1 绪论

零序保护是一种常用的继电保护，它动作可靠，灵敏度高，深受人民的喜爱，但是当其使用零序电流互感器作为信号源时，电力电缆屏蔽层接地线方式对其影响较大。

电力电缆安装时，电缆金属护层和接地线应对地绝缘并可靠接地。当电力电缆通过零序电流互感器时，电力电缆屏蔽层导出线接地位置高于电流互感器时，应将电缆屏蔽层接地引出线下穿电流互感器后接到接地母排上，否则将引起零序保护误动作。下面通过我们通过一起定子3I0保护误动作案例对上述观点进行分析论证。

2 案例背景

某厂一台新安装的QFW-15-2无刷励磁同步发电机在发电机短路试验过程中，发电机三相电流平衡，但是定子3I0电流较大，并网后3I0电流大小与发电机负荷正比例增长，至到发电机3I0定子接地保护报警动作。

3 原因分析

机组停机后我们进行了三方面的检查：

第一，对电气设备本身进行了试验排查；对保护装置进行了采样精度测试，进行了零序电流互感器变比测试，进行了发电机本体绝缘直阻和CT根部通流等四个方面的试验排查，排除了发电机定子接地和匝间短路的可行性，将定子3I0保护采样电流干扰源锁定在二次回路安装环节。

第二，我们对实时电气量数据进行了分析判断：定子3I0的大小和负荷大小成正比例关系，负荷越大，定子3I0电流越大。用钳形表测量发电子定子二次电流记录为：0.009A，调取保护装置的自产零序电流记录，发现自产零序电流低于10mA。经查定子3I0电流源取自发电机出口零序电流互感器。

第三，我们对发电机本体到高压出线柜的电力电缆安装情况进行了检查。发现该高压电缆采用了单相双根单股电缆的连接方式，三相共计六根电缆穿过零序电流互感器，六根电缆的直径基本达到了零序电流互感器口径极限，安装人员只好将互感器的安装在电缆沟内电缆束的最细位置，电缆屏蔽层接地位置设置在电流互感器之上并直接接地。另外还发现该电缆存在电缆屏蔽层两侧同时接地情况。

由此可知，电力电缆屏蔽层两端接地和接地线未下穿电流互感器接地这种情况导致了是导致定子3I0保护误动作的直接原因。在这种情况下，发电机组正常并网运行时，承担发电机出线任务的电力电缆机端侧与高压开关侧之间将产生电势差，由于电力电缆两端屏蔽层接地线均接地，电缆屏蔽层中将有感应电流通过，该感应电流随负荷增大而增大，同时因为高压开关柜侧的电力电缆保护接地点在互感器之上，接地线没有穿过互感器接地，屏蔽层中的感应电流通过零序电流互感器感应到电流互感器二次侧，作为定子3I0电流传输给保护装置，导致保护装置误动作。

4 整改方案

1）取消发电机端的电缆屏蔽层接地，并做好绝缘处理（确保原接地线对地可靠绝缘），保留发电机出线高压柜的6根高压单芯电缆的屏蔽层接地。

2）将高压柜侧电缆屏蔽层的接地线下穿零序电流互感器后再接地，并确保电缆屏蔽层一点接地且接地线截面积25mm平方以上。

以上整改措施实施后，发电机组重新启动，定子3I0电流采样低于10mA（为正常的发电机不平衡电流），机组运行正常，定子3I0保护误动作故障得以消除。

5 结论

通过以上案例分析我们得出结论：在零序电流互感器安装过程中，电力电缆屏蔽层的接地线应对地绝缘，电缆接地点在互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在互感器以上时，接地线应下穿零序电流互感器接地，电力电缆屏蔽层接地应确保一端接地，否则将干扰零序保装置的零序电流采样，导致保护误动作情景的发生。

参考文獻：

[1]GB50168-2006《电气装置安装工程 电缆线路施工及验收规范》中华人民共和国建设部发布.

[2]GB50150—2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准中华人民共和国建设部发布.

[3]国家电网公司《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》继电保护实施细则.

作者简介：王力强（1969-），男，汉族，河北承德人，助理工程师，研究方向：电气设备安装技术和工程管理。