刘德彬 何利华
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摘要：本文重点论述了四川地区高海拔某风电场35kV集电线路高压一次电缆屏蔽线在安装和后期运行过程中出现的诸多问题，详细地介绍了风电场小电阻接地系统继电保护的相关概念，集电线路零序保护的现场配置，零序电流互感器和一次电缆接线工艺的搭配，结合风电场实际案列得出经小电阻接地系统方式下35kV保护系统的合理运行方式，有效地规避了高压一次电缆屏蔽线对线路零序保护动作的影响，为同行业工作者在这方面的疑难问题提供了参考方向。
关键词：风电场；电缆屏蔽线；线路零序保护；应对策略
一、概述
近几年四川省高海拔平旷地区进行了大面积的风电场建设，由于建设工期短，35kV配电系统在施工过程中就存在诸多遗留问题，有时由于施工人员和验收人员没有安装工艺的要求，往往把集电线路侧高压一次电缆屏蔽线随便找个地方就接上了。实际是安装工艺对一次电缆屏蔽线穿入零序电流互感器接法是有要求的，如果接法不正确，会造成保护误动作。
目前电力行业中35千伏及以上电缆屏蔽层接地通常采用两种方式来进行处理：屏蔽层单端接地和屏蔽层双端接地。屏蔽层单端接地是在屏蔽电缆的一端将金属屏蔽层直接接地，另一端不接地或通过保护接地。在屏蔽线单端接地情况下，非接地端的金属屏蔽层对地之间有感应电压存在，感应电压与电缆的长度成正比，但屏蔽层无电势环流通过。单端接地就是利用抑制电势电位差达到消除电磁干扰的目的。双端接地是将屏蔽层双端接地情况下，金属屏蔽层不会产生感应电压，但金属屏蔽层受干扰磁通影响将在屏蔽线中产生环流，电流流过零序电流互感器一次侧，在二次侧感应出零序电流。此电流并非高压电缆中故障相的零序电流，如果金属屏蔽层中地点A和地点B的电势不相等（如图1所示），将形成很大的电势环流，环流会对信号产生抵消衰减效果。
现以四川省某个高山风电场35kV集电线路高压三芯电缆屏蔽层运行现状为例，该风电场目前电缆存在的主要问题加以分析，并针对性地提出一些应对方法和策略。
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二、原因分析
案例一： 如图2所示，当高压电缆C相发生单相接地故障时，故障电流为Idc,故障电流Idc一部分通过电缆的屏蔽层流回电网中（采用三芯电缆且两端均接地），电流为In;另一部分通过大地流回电网，电流为Id。由于高压三相电缆的屏蔽层为铜网线，是十分良好的导电体，很大一部分故障电流通过它流回电网，所以此时流过TA0零序电流互感器的感应电流为Idc+In；电流In和Idc大小接近，方向相反，故该TA0零序电流互感器二次侧感应的电流很小，反应的不是一次系统接地相故障电流，该集电线路开关零序保护会拒动，而上级若接线正确或由三相电流合成故障零序电流，上级开关保护就能正确动作，但扩大了停电范围，降低了35kVⅡ母系统的可靠性。
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案例二： 如图3所示，35kVⅡ段母线#4集电线路中三相电缆任意一相均未发生接地故障，与35kVⅠ段母线#3集电线路的三相电缆（该三芯电缆屏蔽线接线正确）在电缆沟支架转角处位置两根三相电缆紧紧搭靠在一起。当35kVⅠ段母线#3集电线路中A相电缆发生单相接地故障时，35kVⅠ段母线#3集电线路零序保护正确动作开关跳闸，同时也造成35kVⅡ段母线#4集电线路零序保护动作开关跳闸。
现场通过图3接线分析判断，当35kVⅠ段母线#3集电线路中A相电缆发生单相接地故障时，#3集电线路中产生了接地故障电流Id，由于#3集电线路一次电缆屏蔽层接线正确，故接地故障电流Id流过TA0零序电流互感器能够正确反映，#3集电线路零序保护动作开关跳闸属于正常现象。#3集电线路和#4集电线路由于高压一次电缆紧紧搭接在一起，相互之间必定存在着电磁感应，另外#4集电线路高压一次电缆屏蔽线接线错误（直接穿越TA1零序电流互感器），导致35kVⅡ段母线#4集电线路一次电缆（采用三芯电缆两端接地）屏蔽线中产生感应电流Ig，该感应电流Ig流过35kVⅡ段母线#4集电线路外接TA1零序电流互感器， 波形上看出Ia、Ib、Ic三相电流平衡，外接TA1零序电流Ig为0.417A,经#4线路保护装置采集分析判断后，使35kVⅡ段母线#4集电线路达到零序保护定值并动作开出使开关跳闸，造成#4集电线路及风机全部非计划停电，给风电场带来了严重的电量损失。虽然此次事件并没有扩大停电范围，但仍然降低了35kVⅡ母系统的可靠性。
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三、解决方案
通过上述两个典型案例，我们采取的整改措施是将35千伏高压一次电缆三相屏蔽线逆向穿回零序电流互感器，这样通过零序电流互感器的电流变为Idc+In-In=Idc，为故障接地电流；零序电流互感器才能准确测出故障相零序电流，该故障线路的开关零序保护就能够正确动作；如果一次电缆屏蔽线没有穿越零序电流互感器一次侧，就不需要在穿回。
在整改过程中我们还发现多条已投运的35kV集电线路高压一次电缆屏蔽线刚好在零序电流互感器的中间位置和其他项分开的，对这种情况，我们采用了同样的方法进行改造，穿进去多少就穿多少回来，目的就是让零序电流互感器只感应接地相故障电流，让屏蔽线的电流相互抵消；经过这次整改后（如图4所示），该风电场所有35KV集电线路再也没有发生由于一次电缆屏蔽线的原因造成零序保护误动作和拒动的情况，确保了风电场长期安全平稳运行。
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四、建议
建议加强施工建设单位专业技能培训，使相关专业人员清楚零序电流互感器CT的安装方法，特别是继电保护专业和一次电缆安装人员，必须掌握零序电流互感器CT和高压一次电缆屏蔽层接地线的安装方法和注意事项，并严格执行操作，同时建议加强经验管理。
五、结束语
总之，只要35千伏高压三芯电缆屏蔽线接线时穿越了零序电流互感器一次侧，都需要人为重新进行穿回，这样做的目的是为了让铜网屏蔽线的电流相互抵消，零序电流互感器只感应接地故障相电流，以上是我们在对该风电场进行故障处理和改造中总结出来的一些经验和简单处理方法，分享给在建和已投运的同行业单位，希望给大家在此类接地故障问题中能够有所帮助和借鉴。
参考文献：
[1]北京电力公司.电力基建工程施工工艺手册【M】.北京：中国电力出版社. 2007.
[2]程家斌.电气设备运行维护及故障处理，【M】.北京：中国电力出版社. 2006.
[3]江苏省电力公司.《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》实施细则【Z】. 南京：江苏省电力公司.2006.
作者简介：
何利华（1986-），女，四-+++++++++川成都人,电气中级工程师，四川省能投盐边新能源开发有限公司，从事风电场运维技术管理工作。
刘德彬（1985-），男，四川成都人,电气中级工程师，四川省能投美姑新能源开发有限公司，从事风电场运维技术管理工作。