低壓廠用電係統單相接地保護的探討

王學仁
黑龍江省電力設計院　哈爾濱道裏區買賣街11號　150010
　　隨著發電廠安全管理水平的提高，人們對低壓廠用電係統的單相接地保護越來越重視。我國發電廠低壓廠用電係統大都是中性點直接接地係統，當發生單相接地時，線電壓的對稱性被破壞，不允許繼續運行；而對中性點非直接接地係統，當發生單相接地時，線電壓的對稱性未被破壞，允許短時運行1～2h，此時應查出原因消除故障。
　　如何正確選擇配置單相接地保護裝置，提高廠用電係統的運行可靠性，我們作如下三方麵探討。

1　低壓廠用變壓器的單相接地保護

　　按《火力發電廠廠用電設計技術規定》的要求，低壓廠用變壓器的單相接地保護可按以下a、b兩方麵進行配置。
　　a.對於低壓側中性點直接接地的變壓器，當低壓側發生單相接地短路故障時，可由反時限電流繼電器組成中性線上的零序過電流保護。或采用兩相三繼電器接線，使高壓側的過電流保護兼作低壓側的單相短路保護；
　　b.對於經大電阻接地的低壓廠用電係統，單相接地保護應利用中性點接地設備上產生的零序電壓來實現，保護動作後應向值班地點發出接地信號，低壓廠用中央母線上的饋線回路應裝設接地故障檢測裝置。
　　檢測裝置宜由反映零序電流的元件構成，動作於就地信號。
　　低壓廠用變壓器的單相接地保護已有成熟的配置、多年的運行經驗，這裏不再贅述。

2　低壓廠用電動機的單相接地保護

　　該保護用於保護電動機內部及引出線上的單相接地短路故障。按《火力發電廠廠用電設計技術規定》的要求，低壓廠用電動機的單相接地保護可按以下a、b兩方麵配置。
　　a.當低壓廠用電係統中性點為直接接地時，對容量為100kW以上的電動機，宜裝設單相接地短路保護；而對於55kW及以上的電動機，如相間短路保護能滿足單相接地短路的靈敏度時，可由相間短路保護兼作接地短路保護，當不能滿足時，應另裝接地短路保護。
　　保護裝置由1個接於零序電流互感器上的電流繼電器構成，此繼電器瞬時動作斷路器跳閘；
　　b.低壓廠用電係統中性點在經大電阻接地時，為方便尋找接地故障點，應在低壓電動機回路上裝設接地故障檢測器。為滿足接地故障檢測器靈敏度的要求，在選用大電阻阻值時，應使接地電流值在3A左右為宜。
　　專業人員對低壓廠用電動機的單相接地保護認識曾有過分歧，集中體現在整定值上。由於《火力發電廠廠用電設計技術規定》中並沒有涉及整定值，故通過以下討論，尋求對這一問題的統一認識。
　　在1981年版《電力工程設計手冊》第二冊中認為：“保護裝置由一個接於LJ或LJF型零序電流互感器上的DL-11/0.2型繼電器構成。”DL-11/0.2型繼電器的整定值為0.05～0.2A，由於手冊中並沒有說清該保護是適用於低壓廠用電係統中性點為直接接地還是為非直接接地，當時的設計、安裝、調試運行，都是按DL-11/0.2型繼電器的最大整定值選擇，由於動作值的靈敏度偏高，故造成頻繁跳閘。
　　在1986年水利電力部出版的《廠用電係統保護》一書中認為：“對於低壓廠用電係統中性點為直接接地的低壓電動機零序動作電流的整定值應滿足以下兩點要求：
　　1)發生單相接地時能正確動作，並有足夠的靈敏度。靈敏係數不小於1.5；
　　2)躲過電動機啟動和自啟動時的不平衡電流。
　　根據運行經驗，一次動作電流的數值為電動機額定電流的10%～20%(反映到二次側一般小於2A)。在不平衡電流較大的場合，二次動作電流可整定為2A。
　　在1991年版《電力工程設計手冊》第二冊中認為：“在380V廠用中性點直接接地係統中，選用DL-11/2型繼電器。在380V和3～10kV廠用中性點不接地係統，且單相接地電流不大於10A，選用DL-11/0.2型繼電器。在380V廠用中性點不接地或大電阻接地係統中，選用GRD高阻接地指示器。”
　　DL-11/2型繼電器的整定值為0.5～2A，而LJ型零序電流互感器是與DL-11/0.2型繼電器配合使用。當將LJ型零序電流互感器的一次側加20A電流時，二次側可測出不大於0.2A的電流，保證DL-11/0.2型繼電器可靠動作。當將LJ型零序電流互感器的一次側加50A電流時，二次側的電流也達不到DL-11/2型繼電器的最低整定值0.5A。因此，LJ型零序電流互感器與DL-11/0.2型配合僅僅適用於380V和3～10kV廠用中性點不接地係統。
　　現在揚州開關廠生產的LJZ型零序電流互感器與DL-11/2型繼電器配合適用於380V廠用中性點直接接地係統。當繼電器線圈並聯，整定值為1A時，一次動作電流不大於60A。滿足零序電流互感器與DL-11/2型繼電器的配合問題。
　　綜合上述分析可歸納為：在380V廠用中性點直接接地係統中，選用LJZ型零序電流互感器和DL-11/2型繼電器，整定值一次為電動機額定電流的10%～20%，二次為1～2A，在不平衡電流較大的場合為2A，在不平衡電流較小的場合為1A，斷路器跳閘動作。在380V和3～10kV廠用中性點不接地係統，按單相接地電流(即單相對地電容電流)不大於10A，選用DL-11/0.2型繼電器，二次整定值為0.15A，電流繼電器動作，信號裝置啟動。在380V廠用中性點不接地或高阻接地係統中，選用GRD高阻接地指示器。

3　低壓廠用饋線的單相接地保護

　　這裏把380VPC中央盤至380VMCC車間盤的供電線路稱為饋線，由於《火力發電廠廠用電設計技術規定》中並沒有對饋線回路的單相接地保護作出規定，應不應該裝設饋線回路的單相接地保護呢?可根據發電廠的具體情況有選擇地裝設。
　　如果380VMCC車間盤發生饋線回路單相接地，使上一級保護動作能迅速排除故障而不影響生產，可以不裝。否則應裝設饋線回路的單相接地保護。
　　在380V廠用中性點直接接地係統中，如果380VMCC車間盤沒有單獨裝單相接地保護的電動機，保護裝置應與相間保護兼作接地保護的最大一台電動機保護裝置即可與裝單相接地保護的電動機配合，保護裝置可由LJZ型零序電流互感器與GL-21/5型反時限繼電器構成。如果380VMCC車間盤裝有單獨裝單相接地保護的電動機，保護裝置由保護LJZ型零序電流互感器與DL-21/5型定時限繼電器構成，也可與相間保護兼作接地保護的最大一台電動機配合，兩者誰的定值大，饋線的單相接地保護與誰配合。保護定值要大於下一級低壓電動機的單相接地保護定值、小於上一級低壓廠變的單相接地保護定值。保護裝置的動作時限與下一級保護相配合，下一級熔斷器的熔斷時間一般為0.2～0.3s，保護裝置的動作時限選0.7s。保護裝置的動作時限與一上級保護相配合，上一級的動作時限一般取1.2s。