低压馈线接地保护配置概述

2022-09-10

1 低压馈线接地保护配置原则

1.1 低压电动机的单相接地保护

低压用系统中性点为直接接地时, 对容量为100kw以上的电动机宜装设单相接地短路保护, 对于55k W及以上的电动机相间短路保护能满足单相接地短路的灵敏性, 可又相间短路保护兼作接地短路保护;不能满足时, 应另外装设接地短路保护, 保护装置采用两相两继电器接线, 瞬时动作于断路器跳闸。

1.2 低压厂用变压器的单相接地短路保护

对于低压侧低压侧中性点直接接地的变压器, 低压侧单相接地短路故障应装设下列保护之一。

(1) 装设在变压器低压侧中性点的零序过电流保护, 保护装设可由反时限电流继电器组成。

(2) 利用高压侧的过电流保护, 兼作低压侧的单相短路保护, 保护装置宜采用两相三继电器接线保护装置带时限动作于变压器各侧断路器跳闸。

1.3 低压厂用变压器的单相接地保护

高电阻接地的低压厂用电系统, 单相接地保护应利用中性点接地设备上产生的零序电压来实现, 保护动作后应向值班地点发出接地信号。低压厂用中央母线上的馈线回路应装设接地故障检测装置。

1.4 低压厂用母线的馈线回路

低压用系统中性点为直接接地时, 对容量为100k VA以上的馈线分支宜装设单相接地短路保护, 此接地保护负荷应当所在母线的低压厂用变压器的单相接地短路保护配合, 当馈线回路取自变压器低压侧分支时, 且此分支配有接地保护时, 馈线接地保护也应与分支所配有的接地保护配合。

2 低压馈线接地保护整定原则

(1) 躲过正常时可能流过厂用馈线的最大不平衡负荷电流。

(2) 躲过未装设单独装设接地保护的最大容量电动机相间保护动作电流, 整定计算公式见公式1, 灵敏系数整定计算见公式2。

公式1∶Idz=Kk×Kph×Kqd×Ied

式中Kk为可靠系数, 采用1.2;

Kph为配合系数, 采用1.1;

Kqd为电动机启动电流倍数;

Ied为电动机额定电流。

公式2∶Klm=I1d.min/Idz大于1.5

式中I1d.min为最小运行方式下, 变压器低压侧母线上单相接地短路时, 流经变压器中性点上电流互感器的电流值。

3 低压常用的接地方式

对常用的接地方式, 分析以下几种接地系统。

3.1 TN-C系统

TN-C系统被称之为三相四线系统, 该系统中性线N与保护接地PE合二为一, 通称PEN线。

3.2 TN-C-S系统

TN-C-S系统由两个接地系统组成, 第一部分是TN-C系统, 第二部分是TN-S系统, 分界面在N线与PE线的连接点。

3.3 TN-S系统

TN-S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。

4 目前常用的厂用低压馈线的保护方式

4.1 传统的保护方式

利用馈线上的三相电流互感器构成零序滤过器回路, 保护装置可由反时限电流继电器组成, 动作于本馈线断路器跳闸。

由于此种保护只与不平衡电流有关系的, 因此此方式适用于TN-C、TN-C-S系统、TN-S系统、TT系统、IT系统。

4.2 目前较先进的低压馈线的保护方式

由于各个厂家所配置的保护类型较多, 以施耐德Masterpact型开关配置的Micrologic6.0保护最为典型。

5 现场应用的实例介绍

5.1 事故经过

北京某电厂380v馈线使用Masterpact型开关配置的Micrologic6.0保护, 一次380V主厂房PC段MCC315、MCC316配置施耐德开关, 此开关自带Micrologic6.0保护模块, 正常运行时MCC315合入、MCC316开关断开作为燃机MCC电源备用。运行中因保护控制单元报接地保护动作而掉闸, MCC316开关自投后也发生接地保护动作掉闸, 由于MCC315开关、MCC316开关保护跳闸后将合闸回路机械闭锁, 远方手动合闸不成功, 导致380VMCC段失电, 最终导致380VMCC段所带的两台控制油泵失电造成控制油压低, 造成机组跳机的事故。

5.2 事故后保护控制单元检查

现场检查设备开关本体保护控制单元 (型号:Microlog6.0A) , 显示信息为接地保护动作掉闸 (装置上Ig灯亮) , 核对整定值与定值单一致。

对MCC315、MCC316开关保护控制单元进行保护定值校验工作, 均正常动作。

由于MCC315开关、MCC316开关接地保护分别动作, 所以怀疑燃机MCC段有接地现象。

5.3 380V MCC段失电分析及处理情况

经现场事故追忆看, 燃机380VMCC段MCC315掉闸前后, 运行人员未进行过设备启停操作, 设备也没有发生过自动切换操作。根据现场对二次设备的检查和保护试验结果, 保护控制单元定值正确, 保护传动结果正确, 判断保护控制单元本身应无问题;根据现场对一次设备的检查和保护试验结果, 一次设备绝缘良好, 未发现明显接地点。在MCC315开关掉闸前1秒钟, MCC315开关相电流大约在80A左右, 而MCC315开关保护控制单元接地保护动作值为300A, 初步判断一次设备出现如此大的不平衡电流的可能性很小。

经与多位技术人员交流得出以下意见:

(1) 现场为三相开关带Mic6.0A保护控制单元, 但未装专用零序CT。

(2) 判断可能由于三相不平衡电流触发Ig保护 (接地保护) 脱扣动作。

(3) 本电厂380v采用TN-C, 不能采用Mic6.0A的接地保护。

结合厂家意见, 经与电科院专家研究讨论, 判断本次事故的主要原因为:MCC315、MCC316开关装配Mic6.0A保护控制单元, 但开关N相未装设接地和中性线保护用的外部CT, 使保护逻辑计算混乱, 触发开关接地保护动作, 造成MCC315开关跳闸, M C C 3 1 6开关自投后跳闸, 使380V MCC段失电, 进而造成机组掉闸。

5.4 教训总结

由以上实例可以看出, Masterpact型开关配置的Micrologic6.0保护虽然方便可靠, 但也要深入理解其原理及使用条件。

6 结语

此电厂发生的问题其实在相当多的电厂同样存在隐患, 电厂380v馈线配备的接地保护可以保护一次设备, 但如果重要负荷在一段上也会有造成停机的事故, 由以上事件可以得出以下经验总结。

(1) 目前电厂设计多采用模块化设计, 有的重要的MCC由供货厂家设计, 设计院设计提供可靠的两路电源, 且两路电源可互为备用, 但此种方式可能会造成供货厂家把重要的负荷都放在一段MCC上, 当母线发生接地故障, 保护动作跳开电源开关, 但由于接地点电弧未熄灭, 造成另一段电源投入保护再次动作。 (2) 馈线保护的选择既要注意灵敏性, 也要考虑稳定, 自投时间越短可能对于工艺系统影响越小, 但是要躲过故障点的熄弧时间。从此点出发, 自投时间应当适当。 (3) 新型保护的采用一定要深入理解其原理及适用范围, 否则会造成更大的问题出现。

摘要：对低压线路接地保护的配置方法及配置要求简要分析, 供现场调试人员参考。

关键词：接地保护,Micrologic6.0