0 引言

河北承德坝上地区冬季和春季大风天气出现频率极高，风能资源稳定连续，是全国风能资源最好的地区之一。截至2016年年底，承德电网已有44座风电场并网运行，并网风电装机容量达到3.221GW，占冀北地区并网风电装机的31.5%。风电场的大规模迅速发展，也为地区电网调度运行和控制带来了巨大挑战。由于风电场汇集线系统的中性点接地形式和保护配置情况与采用消弧线圈接地的配网系统线路有较大区别，因此对电网调度人员的风电场事故处理能力有了新的要求。本文就几起典型的小电阻接地方式下风电场零序保护不正常动作案例进行分析，有助于电网调度人员对故障进行准确判断，提高风电场调控运行的能力。

1 风电场汇集线系统小电阻接地方式

按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》(修订版) 的规定，风电场汇集线系统单相故障应快速切除，汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧柜接地方式^[1]；经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应通过相应保护快速切除，同时兼顾机组运行电压的适应性要求^[1]。承德电网并网风电场低压汇集线系统大部分采用小电阻接地，主要有2种接线方式：1是采用Y/△接线变压器，通过母线接地变压器引出小电阻接地，如图 1所示；2是采用Y/Y加平衡绕组接线变压器，主变压器低压侧中性点引出加小电阻接地，如图 2所示。2种接线方式中，汇集线均以零序过流保护切除线路单相故障，过电流保护切除相间故障；图 1中接地变压器中性点上装设零序过流保护，作为接地变压器单相接地故障的主保护和汇集线接地的后备保护；图 2中主变压器低压侧配置反映单相接地故障的零序保护，并作为母线单相接地故障的主保护和汇集线单相接地的后备保护^[2]。

2 风电场零序保护不正常动作案例分析

风电场汇集线大多较长且分支较多，因设备制作工艺不规范和现场环境恶劣等原因造成的汇集线单相接地故障频繁发生，零序保护不正常动作的情况也屡屡出现。以下列举几个典型案例进行分析。

2.1 线路保护装置拒动导致主变压器越级跳闸 2.1.1 故障现象

5月21日08：36：04，某风电场监控后台报1号接地变压器零序Ⅱ段保护动作跳闸、1号主变压器低压侧开关联跳。此风电场采用图 1所示的小电阻接地方式。现场定值单显示35 kV 1号接地变压器保护装置零序Ⅱ段定值为0.5 A，动作时限0.7 s，保护动作跳1号接地变压器开关和1号主变压器低压侧开关。

2.1.2 原因分析

查阅故障录波装置，08：35：57 1号风机线产生0.474 A的零序故障电流 (零序TA变比600:1)，1号接地变压器同时出现1.414 A零序故障电流 (零序变比200:1)。带电检查发现1号风机线T1号杆塔L2相终端电缆头有放电痕迹，确认是由于电缆绝缘击穿导致L2相线路产生接地故障。核查风机线路与接地变保护回路，TA至保护装置间接线正常，无接线松动与误接线情况，保护装置定值设置与软硬压板投入正常。在1号风机线NR9611C成套线路测控保护装置传动过程中发现装置存在未正常启动的情况，随即对装置进行复位重启，重启后装置传动试验正常。

风电场汇集线发生单相接地故障时，1号风机线测控保护装置零序保护未正常启动，是导致接地变压器零序保护跳闸并联跳主变压器低压侧开关的原因。测控保护装置未正确启动的原因为装置管理板死机，无告警信息上传。

2.2 保护装置内部控制字设定错误导致主变压器误动跳闸 2.2.1 故障现象

1月29日11：09：11，某风电场监控后台报1号主变压器保护A动作，1号主变压器高压侧、低压侧开关跳闸。同时1号主变压器保护A柜PST-1202A保护装置 (国电南京自动化股份有限公司生产) 差动保护出口，动作电流0.412 A (保护定值0.28 A)；B柜RCS-978E保护装置 (南京南瑞继保电气有限公司生产) 3侧复压启动。风电场采用图 2所示小电阻接地方式。

经现场检查发现，3号风机线所带126号风机同步向量测量装置 (PMU) 内U相TV开裂且浇筑物流出，最终导致TV烧毁并对地放电，产生零序电流。故障录波装置记录主变压器低压侧故障零序电流最大值为2.982 A。3号风机线零序保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值均整定为3.4 A，动作时限0.3 s，3号风机线零序保护动作时限未达到，因此未动作。1号主变压器保护A柜PST-1202A保护装置低后备零序过流保护定值为1.43 A，Ⅰ段动作时限1 s跳本侧。故障时主变压器低压侧零序电流最大值为2.982 A，已达到电流动作值，但未到达1 s的动作时限，因此主变压器低压侧零序过流保护未动作，差动保护0 s首先跳闸。

2.2.2 原因分析

经检查，1号主变压器保护A柜PST-1202A保护装置出厂程序中默认将主变压器第2侧通道电流当作中压侧电流，第4通道电流当作低压二分支电流参与计算。实际设计中将1号主变压器内部控制字设置为FFFF (见表 1)，导致低压侧零序电流接入差动保护回路 (接入此采样通道对应差动保护的第4侧通道U相电流)，而主变压器无中压侧和低压侧二分支，致使此次故障产生的低压侧零序电流2.982 A被计入差动保护回路，进而造成主变压器差动保护动作。1号主变压器保护B柜RCS-978保护装置未将主变压器低压侧零序电流接入差动保护回路，因此在此次故障中只有3侧复压保护启动而未跳闸。

风电场汇集线发生单相接地故障时，1号主变压器保护A柜PST-1202A保护装置内部控制字设定错误是导致1号主变压器差动保护跳闸的原因。

2.2.3 故障处理

事故后，将PST-1202A保护装置内部控制字由FFFF修改为FFF5，确保主变压器低压侧零序电流从差动保护回路中去除，保护装置传动试验正常，投入运行后再未发生此类误动。

2.3 开关电缆铠装接地线接线错误导致零序电流保护拒动 2.3.1 故障现象

11月19日16：09：33，某风电场监控后台报35 kV 1号接地变压器过流Ⅱ、Ⅲ段保护动作跳闸；16：10：09，2号风机线过流Ⅰ段保护动作跳闸。故障录波装置显示，1号接地变压器开关流过最大短路电流1.33 A (保护TA变比100:1，过流Ⅱ、Ⅲ段保护定值1.0 A，动作时限1 s)，故障选相L1、L2、L3相。16：10：09 2号风机线开关最大短路电流11.92A (保护TA变比500:1，过流Ⅰ段保护定值5 A，动作时限0.1 s)，故障选相L1、L2相。此风电场采用图 1所示小电阻接地方式。

2.3.2 原因分析

经现场检查，确认故障点为2号风机线距升压站6.5 km处第8个电缆头L1、L2相击穿，同时发现2号风机线开关和1号接地变压器开关电缆接地点均在零序TA以下，但电缆铠装接地线与三相电缆线均同时穿过零序TA。分析事故发展过程为：2号风机线电缆首先发生L2相接地故障，由于电缆铠装接地线中流过的感应电流与零序电流相互抵消，导致2号风机线和1号接地变压器开关零序保护均未动作。当零序故障电流二次值达到1.33 A时，接地变压器过流Ⅱ段延时1 s动作跳闸。此时故障仍未切除，故障点发展为L1L2相相间故障，2号风机线相间故障电流达到11.92 A，经1 s延时后过流Ⅰ段保护动作跳闸。

检查接地变压器保护装置定值，并核对RCS-9621CS接地变压器保护测控装置定值单，确认接地变压器联跳主变压器低压侧开关的逻辑为：接地变压器开关的零序保护Ⅰ、Ⅱ段电流2.7 A、延时0.6 s跳本开关；零序保护Ⅲ段电流2.7 A，延时0.9 s跳主变压器低压侧开关。因此事故发生时，接地变压器开关过流保护跳闸后，主变压器低压侧开关未联跳^[3]。

2.3.3 处理措施

《GB 50168—2006电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》规定：三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好；塑料电缆各相铜屏蔽和钢铠应采用锡焊接地线。电缆通过零序TA时，电缆金属护层和接地线应对地绝缘，电缆接地点在TA以下时，接地线应直接接地 (见图 3)；接地点在TA以上时，接地线应穿过TA接地 (见图 4) ^[4]。

按照规范要求^[4]，将穿过零序TA的电缆铠装接地线从零序TA中移出。同时对保护装置进行保护校验，确认保护出口逻辑正常，检查二次接线正常。投入运行后再未发生此类拒动情况^[5]。开关电缆铠装接地线整改前后对比如图 5所示。

3 结语

本文通过对几起小电阻接地方式风电场零序保护不正常动作案例分析，使电网调度值班人员熟悉采用小电阻接地方式风电场的接线特点，了解不同接地形式下风电场保护配置整定情况，在事故处理时做到心中有数，有助于提高调度值班人员的综合素质。