6kV 三条线路接地报警事件原因分析

袁钢，何君霞

（中国石油化工股份有限公司天津分公司电仪部，天津 300270）

天津石化6 ～10kV 和35kV 中压电网采用中性点不接地运行方式。当系统发生单相接地时，各相间的电压大小和相位保持不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此，在短时间内可以继续运行。但是，为了防止故障扩大，造成相间短路；或者单相弧光接地时，使系统产生谐振而引起过电压，导致系统瘫痪，规定带故障点运行时间不得超过2h，这样较长时间带故障点运行给生产和调度造成很大的压力。所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视、小电流接地选线装置或接地保护装置，当发生单相接地时能发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。本文从一起6kV 三条线路发生接地报警事件出发，剖析了事件原因，给出了处理建议。

1 事件经过

（1）2019 年8 月20 日16 时30 分左右，某110kV站人员发现6kV II 段A 馈线6518 柜综保（ABB SPAJ 140C）面板显示报警“5”（综保内部设置为零序过流I段启动信号）。

（2）站内人员到6kV II 段小电流接地选线装置查看，未发现有当日回路接地选线报警。

（3）站内人员按下小电流接地选线装置“自检”按钮，自检完成后，装置依然没有显示有回路接地。

（4）在自检完成后16 时37 分左右，主控室值班人员告知监控后台显示A 馈线、B 馈线、C 电动机均报零序I 段跳闸信号。

（5）站内人员到A 馈线、B 馈线、C 电动机高压柜处查看综保信息，发现A 馈线、B 馈线综保显示报警“6”（综保内部设置为零序过流I 段跳闸信号）；同时，零序电流采集对应显示灯4 号灯亮；C 电动机综保（ABB REF 615）2#灯点亮，TRIP 灯亮。

（6）值班人员打电话询问下级A、B 变电所保运人员两个分站各回路情况，变电所人员查看变电所各回路后反馈没有接地报警信号或指示。

（7）该110kV 站人员告知电气科以上情况，电气科继电保护专业人员到该110kV 站、下级A 变电所采集数据。

2 数据采集

2.1 综保数据采集

根据设备参数及查询综保信息，三条线路继电保护装置零序电流一段保护定值及故障记录见表1。

表1 三条线路继电保护装置零序电流一段保护定值及故障记录

由表1 可见：（1）所有回路零序互感器变比均为50/1，二次额定电流In 为1A。（2）A 馈线零序电流一段启动4 次，出口报警1 次，最大值0.14A；B 馈线零序电流一段启动1 次，出口报警1 次，最大值0.22A；C电动机零序电流一段动作1 次，出口报警1 次，最大值0.367A。因ABB SPAJ 140C 装置已停产，目前无法实现与笔记本的连接，A 线其他2 次报警的确切时间无法确定，根据班组人员提供的信息2016 年大修后最近一次报警为2019 年1 月30 日。

根据A 馈线、B 馈线和C 电机动作次数的情况，怀疑有可能存在负荷不平衡、直流电阻不平衡或断路器分合闸不同期导致出现零序电流。电气科已要求作业区检查A馈线和B 馈线三相负荷平衡情况及C 电机的断路器的分合闸特性和电动机直流电阻平衡情况。

2.2 小电流接地选线装置HB-2000J（航博）查看

8 月20 日无接地选线报警，装置没有检到6kV II 段存在过零序电压。

2.3 监控后台数据采集

三条线路实时运行电流稍微基本平衡；查阅历史记录8 月20 日16 时30 分左右下级变电所无新的电机启动，监控后台只有A 相电流历史数据，接地报警前后A 相电流处于平稳增长趋势，不是新启动状态，因而排除启动状态的合闸不同期可能性，仍然需要关注负荷不平衡的情况。

2.4 线路零序电流采集

查看该110kV 站6kV 7 条线路保护装置面板的零序电流实时显示，并利用钳形电流表实际检测零序电流进行对比，部分线路零序电流检测数据见表2。

表2 部分线路零序电流检测数据

钳形电流表相对精度高一些。从表2 数据可以看出，检测时以上回路零序电流均正常。电气科建议作业区在大修期间对C 电动机进行深度检查和检修。

2.5 C 电动机上次绝缘试验情况

在最近一次2019 年8 月1 日的电动机预防性试验中，该电动机绝缘检测数据为460MΩ（15s）、1600MΩ（60s），结果合格。

2.6 下级A 变电所6kV II 段综保数据采集情况

（1）AA 电动机（200kW，25A）数据查询。根据综保内部查询发现AA 电动机综保12 次跳闸信号记录见表3。

表3 AA 电动机综保跳闸信号记录

由表3 可见，在12 次跳闸信号记录中，其中第5 次为试验记录，其他11 次记录中9 次出现负序启动，未达到出口时间（负序定值为1.5A，1s）。7 次为过负荷启动，未达到出口时间，其中有3 次出现了三相不平衡过负荷。

在综保内部还查到2 条2017 年8 月1 日的小电流接地故障记录见表4。

表4 AA 电动机综保小电流接地故障记录

经询问变电所值班人员，因时间过久，没有人记得此次单相接地报警记录。

（2）AB 电动机（160kW，19.4A）数据查询。2019年8 月12 日电动机在运行中有1 次负序过流一段启动，持续时间15ms，如图1 第四条信息所示。

图1 AB 电动机保护启动记录

由图1 可见，该电动机存在三相不平衡过负荷，B 相和C 相持续时间分别为30ms、50ms 的过负荷启动。

（3）A 馈线下级电源进线7518 数据查询。未设置接地报警，没有发现接地相关信息和记录。

3 原因分析

3.1 该110kV 站6kV II 段三条线路接地报警时母线状况分析

小电流接地选线运行正常，没有接地报警，说明装置没有检到母线有零序电压，母线当时没有接地故障。

3.2 三条线路存在零序电流定值小产生误动可能性分析

三条线路均检测到超过阈值的零序电流，发出零序I段跳闸信号为正常；对于是否存在定值小而误动的问题，通过测量回路的零序电流，如表2 所示，排除了定值小误动的可能。

3.3 三条线路存在真实的接地可能性分析

三条线路同时报零序I 段跳闸，但是事发当时同时存在接地的可能性不大，而且经检查和确认本站和下级站没有发现异常现象。

3.4 小电流接地选线装置“自检”触发误报的可能性分析

小电流接地选线装置基波的功率方向型接地保护原理：在中性点对地绝缘的6 ～10kV 供电系统中，若发生单相漏电或接地故障时，供电系统中就会出现零序电压和零序电流。此时非故障馈出线的零序电流是从母线流向负载，零序电流相位超前零序电压相位90°，其大小为本支路流向母线，零序电流相位滞后零序电压90°，其大小为所有非故障馈出支路的电容电流之和，其幅值最大；非故障支路的零序电流等于该支路的电容电流。

在按下“自检”按钮后发出三条线路接地报警，那么“自检”过程，装置的动作是关键。经查询说明书，自检操作用来检测各个支路的零序电流互感器接线及信号传输回路是否正常。

在系统运行前，进行自检是非常必要的，能够发现每个零序电流互感器接入回路的接线正确性。在系统正常工作时按自检键，系统就进入自检状态。按下“自检”，如图2 下方功能键所示，系统会在5s 内施加最大为2A的零序电流到所有回路中。

图2 小电流接地选线回路

6kV II 段接有30个零序电流回路，如图2 屏幕所示，小电流接地系统在所有接入的回路中，平均每个回路注入约为2/30=66.7mA，根据每个回路阻抗的不同，零序电流回路的值会略有差异，报警的三个回路可能超过了零序电流I 段报警值（100mA，0.3s）而发出跳闸信号报警。这应该是触发三条线路继电保护装置零序I 段报警的直接原因。但是因为母线并没有检测到接地，没有检测到零序电压，故小电流接地系统没有发出接地选线报警。

3.5 A 馈线存在接地可能性分析

经查询综保内部信息，B 馈线和C 电动机为第1 次报警，而A 馈线为第3、4 次报警。

初步分析A 馈线下级A 变电所6kV II 段存在零序电流的可能性比较大。根据A 变电所综保数据采集信息，AA 和AB 两个电动机回路都有过负序启动，特别是AA 电动机，负序启动达9 次，可能存在启动时电流不平衡或运行中不平衡，由此导致线路出现零序电流。

4 结语

（1）8 月20 日三条线路报零序I 段跳闸的原因为小电流接地装置“自检”时在各回路增加零序电流激励引起。建议在变电所一段母线检修投运时进行小电流接地装置“自检”，没有必要时不操作。

（2）A 馈线除本次零序I 段跳闸信息外，还有当日跳闸前的启动和其他2 次零序I 段启动，怀疑与下级变电所电动机负序保护启动频繁有关。建议择机对AA 和AB两台电动机回路，进行电动机绕组直阻测试、电缆绝缘检测和断路器同期试验。这两台电机均为独台电机，在大修期间，建议对这两台电机进行详细检查，如有必要进行电机更新。