关键词：零序电流互感器    故障    原因   安装  分析  

前言：

6-10KV的供配电系统一般主要采用中性点不接地和中性点经消弧线圈接地两种非有效接地方式，这两种接地方式在一定程度上能够保证连续供电和提高供电的可靠性。但当发生单相接地后非故障相的相电压会升高到线电压，长期运行将造成非故障相绝缘击穿，进而发展成为相间短路事故。为了避免再有一相发生接地，从而形成两相接地短路，系统中应装设专门的单相接地保护，因此中性点采用小电阻接地方式运行在电网中应运而生。零序电流互感器就是监测接地故障的装置之一，该装置的安装位置以及与仪表的接线就特别重要，不允许出偏差，否则将造成计量值不准，引起误动或拒动，出现故障，影响生产。京唐公司热轧部110KV变电站10KV系统采用的就是小电阻接地运行方式，各路馈线柜安装了零序电流互感器，作为系统中单相接地的保护。

在近两年的生产运行中，10KV子站配电室馈线柜和进线柜各发生了一起由于零序电流互感器的安装问题造成的高压综保装置的误动和拒动故障，给生产造成了一定的影响。本文通过对两起故障的分析，总结零序电流互感器安装和使用过程中存在的一些注意问题以及防范和改进的措施。

一、现场背景及故障简介

1、设备简介

热轧部厂级变电站有三台110kV三卷90MVA的油浸式电力变压器，两用一备。二次侧有两个电压等级（35KV、10KV），采用单母线分段运行，10KV系统采用小电阻接地运行方式。以下是一次系统图

               图1 变电站一次系统图

2、故障简述

两起故障分别发生在加热炉10KV高压配电室和粗精轧10KV配电室。两配电室两路进线电源分别引自110KV变电站10KV系统的I段、II段。

  2.1  故障一：2012年6月20日热轧部精轧区除尘风机高压电机发生了单相接地故障，给此电机供电的高压开关柜综保装置没有动作，也没有发出告警信号。

  现场检查情况如下：

（1）综保装置中保护定值输入正确，保护投退压板正确。

 （2）零序电流互感器二次接线正确。

（3）用综保测试仪试验，综保装置采集电流数据正确，并且在模拟保护定值下正确动作于跳闸。

（4）在对同一配电室其他馈线柜零序电流互感器检查时发现了两种接线方式。（如下图）,图2是发生故障的馈线柜零序、图3没有发生故障的馈线柜零序）

 2.2故障二：2013年8月10日凌晨热轧部加热炉1#加热炉2#助燃风机发生了单相接地故障，同样本高压柜保护装置没有动作，也没有发出告警信号，造成进线柜零序动作越级跳闸的故障。故障发生时后，到现场进行了检查。情况如下：

（1）加热炉2#进线柜零序保护动作，动作值3I。=1.234A 时限t=0.4S，零序CT变比100/1（保护值为3I。=0.6A 时限t=0.4S）

（2）进线开关柜断路器无放电故障现象。用2500V兆欧表遥测从110KV变电站到加热炉Ⅱ段进线电缆、母排的绝缘数值全部合格。

（3）查看110KV变电站故障录波柜发现了有发生故障时的录波波形。

                     图4    变电站录波柜记录的波形

    （4）通过对加热炉各个馈线柜的出线柜出线电缆进行绝缘摇测，检查发现加热炉1#加热炉2#助燃风机电缆有单相接地。

二、故障原因分析

针对以上发生的两个故障，会提出两个问题：

问题一：在故障一中精轧区除尘风机和其他高压柜么都装了零序电流互感器，但是发生单相接地故障时高压柜零序保护为什么没动作？

问题二：故障二中发现了加热炉1#加热炉2#助燃风机发生了接地故，为什么该高压柜的零序保护也没有动作反而是进线柜零序保护动作？

   对于以上提出的两个问题下面进行分析：

零序电流互感器基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零，即ΣI=0，它是用零序电流互感器作为取样元件。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零（对零序电流保护假定不考虑不平衡电流），因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出（零序电流保护时躲过不平衡电流），执行元件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电压使继电器动作，实现有选择性跳闸或发出信号的装置。

故障一中两张不同的现场图片等效为以下两种不同的接线方式：

对于接线方法一(图5）中电缆头与接地线(或金属外皮)同时穿过零序电流互感器，根据节点电流定律知：故障线路故障相的电容电流与同一电缆另外两完好相以及地线(或金属外皮)所流过的电容电流之和大小相等，方向相反，相互抵消。电容电流矢量和为零。因此没有零序电流生产，零序电流互感器的铁心中不会感应出电动势，与之相连的电流继电器不动作。

对于接线方法二（图6）中电缆头与接地线同时穿过零序电流互感器，金属外皮(或地线)又返向穿过零序电流互感器接地。保护接地线(或金属外皮)上所流过的电容电流两次不同方向穿过零序电流互感器，自行抵消，可以使互感器的铁心中感应出电动势，与之相连的电流继电器动作。

所以故障一中零序保护不动作的原因是由于高压电缆保护接地线的不正确接地造成的，只有在安装时保证高压电缆的正确接地才能保证零序的准确动作。

由于有以上的经验，在分析对加热炉1#加热炉2#助燃风机的零序互感器时，首先检查了该电缆的保护接地线，经过检查保护接地线接的正确，综保装置的定值及保护压板投退正确，综保装置良好。

问题集中在零序互感器本身，但是零序互感器一般是不会损坏，为了进一步检查零序互感器的状况，进行了零序互感器的穿芯试验。

零序互感器的穿芯试验就是在零序互感器的一次铁芯中向同一个方向从P1侧穿入数匝测试电缆，然后通过综保测试仪给一个模拟的故障电流，从而在互感器的一次侧制造了一个模拟的故障电流，进一步检测零序电流互感器回路的正确性以及零序互感器的完好。

试验结果：在综保装置上没有检测到零序电流，装置不动作。经过进一步检查确认，问题出零序电流互感器上，零序互感器存在质量问题,铁芯内部二次绕组断线。（如下图）

                 图6  现场馈线柜零序电流互感器