一起变配电所贯通馈出零序保护误动作分析

李晨光

摘 要：济青高速铁路开通以后，红岛35 kV变配电所在一路贯通馈出电缆故障后同母线贯通馈出（综合贯通）零序过电流保护出现误动作跳闸。现通过对保护跳闸报告的分析，探讨配电所零序电流保护误动的原因，提出贯通馈出保护定值整定的合理性建议，以进一步提高供电可靠性。

关键词：明显故障点;跳闸报告分析;保护误动;零序电流保护;电缆电容电流

0    引言

随着我国高速铁路的飞速发展，以电力电缆构成的铁路貫通线路的应用也越来越广泛。对于高速铁路通信、信号系统而言，贯通线路是其核心供电线路，对高速铁路正常运行起到至关重要的作用。因此，保障铁路贯通线路的稳定可靠运行，确保出现故障后能迅速、准确地定位故障点并排除故障，具有十分重要的意义。在对一起高铁电力电缆故障进行分析后发现，在高速铁路枢纽站同母线馈出贯通，在一路电缆故障后正常运行回路保护误动作跳闸，都会影响铁路电力系统的供电稳定性。

本文基于保护跳闸报告及波形，着重分析了配电所零序电流保护误动的原因，提出了贯通馈出保护定值整定的合理性建议，以期进一步提高供电可靠性。

1    红岛35 kV变配电设计情况

红岛变配电所为两路电源供电，35 kV侧采用单母线分段接线，不设母联，两路电源分列运行供电;10 kV侧采用双电源、单母线断路器分段接线。母联互备投，正常运行时，母联断路器断开，分段运行，当其中一路电源非故障失电时，母联断路器自动或手动投入，由一路电源供给全所用电。配电所调压器不设旁路开关，所外不设跨所供电装置。调压器采用中性点接小电阻接地方式，电源分别引自110 kV岙东变电站和220 kV上程站35 kV专线。

正常运行状态时，红岛变配电所主供青岛北方向一级贯通馈出、济南方向一级贯通馈出、洋河口方向综合贯通馈出;备供洋河口方向一级贯通馈出、青岛北方向综合贯通馈出、济南方向综合贯通馈出。

10 kV贯通电力线路采用非磁钢带铠装的单芯铜芯电力电缆（YJV62-10，金属屏蔽层应为铜带材质），分别沿铁路两侧预制电缆槽内品字形敷设，采用专用电缆夹具固定。10 kV单芯电缆线路在线路一端利用箱变环网柜电缆头，采用金属层单点直接接地，另一端接护层保护器。

2    故障情况

2.1    故障概况

2020-10-25T06：21，因红岛至青岛北配电所间综合贯通电缆B相电缆击穿导致其N32柜保护装置动作;同时，在同一母排上馈出红岛至胶南配电所综合贯通N34柜保护动作断路器跳闸。

2.2    故障报告

2.2.1    N32柜保护装置动作

2020-10-25T06：21：58，273断路器跳闸，零序过电流动作。

Ua/9.21 kV、Ub/0.58 kV、Uc/6.13 kV，Ia/10 A、Ib/369 A、Ic/11 A，零序电流3I0/351 A，零序电压3U0/6.93 kV。

2.2.2    N34柜保护装置动作

2020-10-25T06：21：58，272断路器跳闸，零序过电流动作。

Ua/9.22 kV、Ub/0.60 kV、Uc/6.14 kV，Ia/19 A、Ib/15 A、Ic/22 A，零序电流3I0/55 A，零序电压3U0/6.95 kV。

2.3    N34保护装置数据分析

N34保护装置数据如表1所示。

合成3I0=Ia+Ib+Ic

合成3U0=Ua+Ub+Uc

合成3U0（一次值）=117.31×100=11 731 V=11.731 kV（电压互感器变比100）

合成3I0=0.823×75≈61.7 A（馈出变比75）

装置实际采集3I0=1.241×50≈62.1 A（零序变比50）

由以上计算可以看出，三相电流合成值与零序保护采样实采值的计算基本相同，保护装置采样正常。

2.4    跳闸原因

根据跳闸波形以及跳闸报告，N32馈出回路B相有明显电流突变，达369 A，为短路电流，保护故障跳闸出口;N34馈出回路电流很小，为一般负荷电流，判断为保护装置误动作。

3    原因分析

3.1    接地方式设计原则

电力网中性点的接地方式虽然涉及的问题比较多，如供电可靠性、设备绝缘水平等。在电压等级较低（如10 kV及以下）的电网，绝缘费用在总投资中所占的比重不大，降低绝缘水平的经济价值不甚显著，因而着重考虑供电可靠性的要求，一般采用中性点不接地的方式。但是，在电网线路长度比较长（如35 kV架空线路超过100 km，电缆线路超过2～3 km;10 kV架空线路、电缆线路分别超过20 km）时，电容电流也比较大，当电网发生单相电弧接地时，接地电弧不能自动熄灭，仍需跳闸，供电可靠性的优点也就不存在了。因此，规定当单相接地电流大于表2数值时，中性点应装设消弧线圈接地。

电力系统发展初期，由于单相接地故障，非故障相电压为线电压，造成的绝缘问题不易解决，故采取中性点直接接地的方式。但随着电力系统的发展，单相接地频繁跳闸成为电力系统的主要故障之一。同时，设备绝缘材料的发展，已能满足工频过电压的需要。因此，为了提高供电可靠性，逐渐放弃了直接接地的方式。

3.2    高速铁路电力配电接地方式选择