380V低压配电装置漏电保护优化问题研究Applicationofmechanicalfiveantilockin6kVswitchcabinet

380V低压配电装置漏电保护优化问题研究Applicationofmechanicalfiveantilockin6kVswitchcabinet

孟新

(大唐渭河热电厂咸阳712085)

摘要：文章针对火力发电厂厂用电380V低压配电装置因漏电造成越级跳闸的事故，分析380V低压配电装置漏电保护配置存在的问题，提出优化漏电保护的详细解决方案，保障了380V低压配电装置保护配置的完整性与机组安全运行的可靠性。

关键词：低压配电装置漏电保护越级跳闸

0引言

380V低压配电装置越级跳闸故障是火电厂多发问题，严重的会造成非计划停机事故，影响电厂向电网的连续供电，特别是因漏电造成的越级跳闸事故频发，对电厂的经营带来不确定性。

新版《火力发电厂厂用电设计规范》（DL5153-2014）中明确要求100KW以上电动机及馈线采用零序保护，100KW以下电动机及馈线用相间短路保护兼做零序保护，相间保护灵敏度不够时，应设置单独的零序保护。很多新建电厂为节省投资，其MCC（35KW以下）无零序保护。当MCC及以下的设备出现单相接地时，会出现越级（PC馈线开关）跳闸，造成MCC全段失压，甚至引发非计划停机。

1380V低压配电装置现状

随着发电厂数量不断增多，单机组已超1000MW，相应的电厂低压厂用电的馈线及电机数量也有所增长,接线复杂。而各大发电公司对供电连续性要求逐年升高，要求坚决遏制非停事故的发生。电厂自动化程度越来越高、运行维护人员逐渐减少，这对电厂低压厂用电PC、MCC线路及电机的稳定可靠提出更高要求，因此电缆的绝缘管理显得尤为重要。

为了更好的对低压供电系统的绝缘进行管理，漏电流在线监测变得尤为重要，只有实现了漏电的在线监测，才能实现远方监控、智能管理，防止漏电保护越级跳闸事故的发生。

火力发电厂低压厂用电情况复杂，常规的直接接地（TN）系统，各MCC段没有零序(漏电)保护，因此一旦出现漏电（甚至发生电气火灾）现象，电流进一步增大会引起上级开关零序保护（或单相接地短路）越级跳闸，致使整段MCC停电。同时也存在人员触电风险。如图1所示MCC下线路DZ2接地后，DZ2过流据动，导致DZ1零序保护越级跳闸使MCC整段失电。

图1380V厂用系统示意图

2现有解决方案的对比

低压厂用电系统只有一级母线（PC段）有零序保护，二级母线（MCC段）无零序保护，接地短路是通过塑壳开关的相间短路保护替代的。电力系统正常运行时，三相电压呈对称状态。当图2中K点发生短路故障时，短路点K处三相电压呈不对称状态（三相短路负序、零序分量为0），线路短路电流同样也呈不对称状态。

图2K点短路故障各序等效电压

(a):短路故障点；(b):各序等效电压

由于短路故障系统电压、电流呈不对称状态，短路故障点处电压或电流可分解出相应的正序、负序和零序分量，如图3所示。

图3各序网络

(a):正序网络；(b):负序网络；(c):零序网络

图4单相接地复合序网

因此从故障点看进去：正序阻抗和负序阻抗相等，380V电缆的感抗远小于阻抗（4平方毫米的负序感抗是0.101mΩ/m，电阻为4.3mΩ/m）,且零序阻抗远大于正序和负序阻抗。

以8KW电机为例，其相电流16A，塑壳的过流保护倍数为7倍，即112A，单相接地故障时为了取得电流极大值，将分子最大化为220V，分母最小化为R=4Ω，得出短路电流I=55A，而塑壳断路器的定值为112A，远大于单相接地电流55A，所以利用塑壳断路器的相间短路保护无法替代单相接地保护。

目前解决因漏电造成越级跳闸的主要解决方案有以下三种：

方案一：利用零序电流互感器、零序电流继电器实现，常规零序互感器尺寸较大，安装时需对一次电缆重新整形，安装困难，不能实现在线显示、多级报警、通讯上传功能及状态检修功能。

方案二：采用塑壳开关实现接地短路报警或保护，此方案需要更换成4P的塑壳开关，因大多MCC开关柜抽屉按三相三线制进出线设计，改造难度较大。

方案三：加装综合保护装置，380V低压配电装置回路较多，加装综合保护装置成本太高且回路改造复杂，施工难度较大。

综上所述，三种方案都能在一定程度上解决因漏电而造成的越级跳闸，但受到实地环境的影响并不能实现在线显示与分路报警，存在一定局限性。

3集中漏电保护方案

3.1方案描述

在原有380V配电装置上加装集中漏电保护装置，如图2所示，集中式漏电保护装置，安装在低压MCC或PC段所有间隔，包括高灵敏检测互感器1，实时进行采集高灵敏检测互感器电流值的监测主机2，智能继电器3，将监测主机3数据进行传输的RS485总线4，以及对数据进行计算的上位机5，所述上位机5包括显示屏5-1和存储模块5-2，可实时显示电流数据以及历史数据并记录存储。

智能继电器3还包括分励线圈3-1，监测主机2实时采集高灵敏检测互感器1电流值，通过跳闸出口控制断路器附件分励线圈3-1，跳开本回路断路器，并将故障数据通过RS485总线4上传到上位机5，上位机5实时显示零序电流数据及历史数据并记录。详见图2、图3

图2集中漏电保护逻辑示意图

图3集中漏电保护系统

3.2改造方法

在需改造抽屉的安装板上加装一段导轨，固定安装KWJL-20型智能电流继电器，零序电流信号接入智能电流继电器，在抽屉面板上加装故障指示灯,零序电流互感器安装在电缆室，采用漏电保护原理，其接线方式为：电流三相四线馈线穿A、B、C、N四线；单相电源馈线穿L（A或B或C）、N两线，具体见图4。

图4集中漏电保护电流继电器接线图

智能电流继电器及故障指示灯电源（AC220V）取自抽屉内塑壳断路器上口。智能电流继电器跳闸端子串联接入电源后引至塑壳断路器的分励线圈，通过智能电流继电器的跳闸输出控制分励线圈实现相地短路（零序）保护功能，并在HMI显示屏上显示实时数据及故障记录。

3.3改造后效果

集中漏电保护改造后解决了MCC线路接地，塑壳开关和热继电器不动作，造成进线越级跳闸引发大面积失电问题，并可提前预报故障点，故障电流实时显示；跳闸后指示故障抽屉，便于故障分析。

4结束语

380V低压配电装置加装集中漏电保护装置投运后，杜绝了因漏电保护而造成越级跳闸事故的发生，实现了负荷单元漏电流的在线监测与保护，方便运行操作，利于检修维护，保证了380V厂用系统的安全稳定运行。

参考文献：

[1]DL5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规范》

[2]《电力系统继电保护整定计算》中国水利水电出版社2007年

作者简介：

孟新（1982-），男，本科，工程师,主要从事电气二次技术管理工作。