關于一起光伏電站接地變跳閘事故的原因分析

趙金云

中利騰暉共和新能源有限公司 青海 海南 813000

1 事故經過

2017年4月9日15:57時，35kV接地變及小電阻斷路器跳閘，并聯跳送出線路斷路器。檢查接地變WCB-821E保護裝置“過流Ⅱ段動作”，動作時限900ms，三相動作電流Ia為0.59A，Ib為0.62A Ic為0.58A，故障電流大于過流保護二段定值0.55A。對站內其他設備檢查保護均未動作，未發現明顯故障點。4月10日聯系有資質的試驗公司，對站內接地變進行直阻、空載特性試驗均正常。對接地變WCB-821E保護裝置進行采樣檢查，并做傳動試驗均正常，對保護二次接線及CT回路檢查均正常，保護裝置動作正確。對站內所有集電線路及高壓設備進行試驗，試驗結果均正常。對故障錄波圖進行綜合分析，懷疑站外發生故障，經調查，最終確定故障點在與電站同一系統且30公里外的一條35kV架空線路發生單相接地，時間與我公司電站接地變跳閘相吻合。

2 原因分析

2.1 35KV電網結構及接地方式的變化

我公司電站所接入35KV系統原為不接地系統，由于電網公司對新能源電站建設的相關要求，電站配置了接地變，并經小電阻接地，于2015年12月建成投運。因此，電站接地變經小電阻接地改變了原電網的接地方式，將原電網的不接地系統改為了經小電阻接地系統，電站的接地點是整個電網片區唯一一個接地點。

2.2 保護配置情況

電站由于為小電阻接地系統，各設備均配置了零序保護，并投跳閘，若站內設備發生單相接地故障，零序保護有足夠的靈敏度啟動，跳開故障線路。電站所在電網片區為山區地帶，易發生單相接地故障，當初設計為不接地系統，未投零序保護，僅設置了三段式過流保護。

2.3 故障過程分析

接地變過流II段三相動作二次電流為：Ia為0.59A，Ib為0.62A，Ic為0.58A，CT變比為200/5,換算為一次值分別為：Ia為23.6A，Ib為24.8A，Ic為23.2A，達到接地變過流II段保護定值，因現場該保護不帶方向閉鎖，保護動作正確。根據對稱分量法分析，接地變各相作為零序電流的通路流過接地故障電流，接地變各相將流過電流大小相等、方向相同的1/3的中性點零序電流,即由故障點流經中性點小電阻的電流為接地變三相繞組電流之和，為71.6A，該值未達到故障線路過流保護定值，故過流保護未動作。

根據故障當時的錄波分析，故障發生前，由于系統是小電阻接地，當發生單相接地后，A相電壓降低，非故障兩相電壓有所波動，故障點流過單相接地零序電流。由于我公司電站為唯一接地點，且故障點離電站較遠，故障電流的路徑為：故障點→遠距離接地電阻→接地變小電阻→接地變三相繞組，由于接地發生在線路末端，故障電流小，未達到故障線路過流保護定值，故障線路未跳閘，但該故障電流達到接地變過流II段定值，造成接地變跳閘。當接地變跳閘后，該電網片區由小電阻接地系統變為不接地系統，故障相電壓降低接近于0，非故障兩相電壓升高至線電壓，中性點發生偏移，出現零序電壓。

圖1 A相發生單相接地

3 解決方案

3.1 對保護配置和定值進行優化核定

由于該電網片區為山地地帶，易發生單相接地故障，若將該片區的線路零序保護投入跳閘，將降低供電的可高性，另外，當初設計為不接地系統，保護裝置的配置和保護定值的核算整定均以不接地系統配置和整定，對保護定值重新核算和優化保護裝置，工作難度較大，且由于公司隸屬關系，實施較困難，所以該方案不能從根本上解決問題。

3.2 增大接地變容量

我公司該電站容量為20MW，目前接地變容量按電站容量設計，滿足需求，并且若增大接地變容量，調高接地變保護定值，當外部發生單相接地故障后，故障電流無法切除，反而會燒損線路和設備，造成事故擴大，該方案也不可取。

3.3 改變接地方式

由于原電網接線方式為不接地系統，將接地變經小電阻接地改為消弧線圈接地后，電網的接地方式任為小電流接地系統，當35kV系統發生單相接地故障時，流經消弧線圈的電感電流IL與流過的電容電流IC相加，為流過短路接地點的電流，電感、電容上電流相位相差180度，相互補償，有效減小了故障點的接地電流（<5A），讓故障點電弧容易熄滅，允許在單相接地故障時繼續運行，保障了電站在外部單相接地故障時，接地變過流保護不再誤動。另外由于是我公司內部技改，實施方案具有主動權，并能夠避免因電網發生單相接地故障，導致我公司電站接地變跳閘聯跳送出線路，電站全停而發生的巨大經濟損失，并且一次全停到恢復發電的周期所造成的經濟損失，完全能夠完成消弧線圈的技改工作。

圖2 出現零序電壓

4 結論

通過以上分析，將接地變經小電阻接地改為消弧線圈接地后，能夠有效避免該電網環境下的站外故障而發生的接地變跳閘事故。經聯系相關設計單位及消弧線圈設備廠家，經過各項審批手續后，于2017年8月完成技改工作，至今未發生接地變跳閘事故，確保了電站安全穩定運行。至此，在今后的電站設計時，對所接入電網結構和運行方式的特點需更加全面的分析和論證，使電站的接地方式必須與所接入電網運行方式相匹配，避免此類事件的發生。

[1]陳建華.接地變壓器的應用[J].甘肅電力技術,2007(6):10-14.

[2]夏道止.電力系統分析[M].北京:中國電力出版社，2版.2011:243-289.