林镇钰

（广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519000）

0 引 言

交联聚乙烯绝缘钢带铠装电力电缆广泛应用于发电机厂和变电站等场所，电缆加装铠装层除了可以提高机械强度和延长使用寿命外，还可以通过屏蔽保护提高电缆抗干扰性能。在制作电缆终端头时应在两端金属护套引出接地线并接地，当电缆穿过零序电流互感器时，应采用绝缘接地线，接地方式还应符合规范[1]。由于施工人员水平参差不齐，经常未按施工规范对金属护套进行接地，可能导致电缆或负载发生接地故障时零序保护拒动，造成故障范围扩大。某电厂发生一起高压电动机接地故障而保护拒动导致越级跳闸事件，通过调查发现是一起典型的高压电缆铠装金属护套接地不当而引起的故障。本文以此次故障为例，延伸阐述了高压电缆金属护套的各种接地方式，总结出正确的接地方式。

1 事件经过

某电厂脱硫厂用电接线如图1所示，2015年7月25日6:59，#4脱硫6 kV母线40BCC失压，工作进线开关40BCC01在跳闸位置。40BCC01开关保护装置有GROUND TRIP（接地跳闸）报警，同时闭锁电源快切装置动作，备用电源进线开关40BCC02未能成功合闸。测得#4脱硫6 kV母线40BCC的绝缘电阻为2.5 GΩ，绝缘合格。测量该段母线下每台负荷绝缘电阻，其中#4输送用空压机电机绝缘为零，判断6 kV母线完好，母线失压是由于#4输送用空压机电机接地故障越级跳闸引起。隔离#4输送用空压机电机后恢复#4脱硫6 kV母线40BCC供电，未发现异常。

图1 厂用电接线简图

2 原因分析

解体检查#4输送用空压机电机，发现接线盒内C相绕组引出线绝缘破损，与外壳距离太近，运行时对外壳放电导致接地故障。本文主要分析电动机零序保护拒动的原因，对电动机本体故障不做深入探讨。

现场检查#4输送用空压机高压电缆电源侧铠装金属护套接地不符合规范，导致接地故障时保护装置未检测到正确的接地电流而拒动。图2为6 kV高压动力三芯电缆结构图，在内护套与外护套之间有一层铠装金属护套，一般要求双端接地[2,3]。正常运行时，流过三芯电缆的电流矢量和为零，金属护套外基本没有磁链，两端无感应电压，因此两侧接地后无感应电流流过金属护套。

图2 高压动力三芯电缆结构

零序电流互感器安装在电源侧并穿过电缆，发生接地故障时，三相电流矢量和不为零[4]。零序保护依靠电流互感器检测零序电流的大小作为动作判据，而零序保护接收零序电流信号的大小与金属护套的接地方式密切相关。接地方式根据金属护套接地引出点及接地点的位置不同可分为以下4种[5]：（1）接地引出点在互感器下侧，接地点在互感器上侧；（2）接地引出点及接地点均在互感器上侧；（3）接地引出点在互感器上侧，接地点在互感器下侧；（4）接地引出点及接地点均在互感器下侧。现场实际电缆金属护套接地选择方式（1），如图3所示。

图3 金属护套接地方式（1）

该接地方式接地引出点在电流互感器下侧，接地线穿过电流互感器在上侧接地，等效电路如图4所示。

图4 等效电路图

该厂为小电流接地系统，RN为厂高变中性点接地电阻，阻值为45 Ω，Rl为金属护套电阻，实测阻值为2.2 Ω，Re为设备接地电阻，实测阻值为10.3 Ω，Ig为零序电流，即故障电流，经电缆金属护套及大地两条支路流回厂高变中性点。从图3可看出，Il经接地线流过电流互感器，方向与Ig相反，两者叠加使流经电流互感器的总电流减小。设保护装置检测到的故障电流为I，则有：

6 kV系统相电压E0为3 600 V，将各数值代入式（1）—式（3）可得，Ig≈76.9 A，，Il≈63.4 A，I=13.5 A。从计算结果可知，实际接地电流为76.9 A，但是由于电缆金属护套接地方式错误，保护装置检测到的故障电流只有13.5 A，小于整定值18 A，故保护装置不会动作。

从以上分析可看出，电动机零序保护的灵敏度与电缆金属护套接地方式有关。当金属护套接地点在电流互感器下侧时，应按接地方式（2）进行接地，如图5所示。即将接地线在下侧直接接地，不应穿过电流互感器，否则会抵消部分故障电流而可能使保护拒动。此外，I的大小与金属护套电阻Rl及接地电阻Re有关。当系统接地不良，Rl<>Re，Il较小，即使金属护套接地方式错误，也可使零序保护动作。

图5 金属护套接地方式（2）

3 其他接地方式分析

图6为接地方式（3）示意图，该接地方式下金属护套接地点在电流互感器上侧，接地线未回穿电流互感器而直接接地，是错误的接地方式，此种情况与图3类似。Il经金属护套流经电缆互感器，且方向与Ig相反，两者相互抵消而使总零序电流减少，可能未达到保护装置整定值而使保护拒动。正确的接法应按图7所示，即接地方式（4）的接法。将接地线回穿电流互感器而接地，此时Il经金属护套及接地线入地，在电流互感器内来回流经两次，两者方向相反，大小相等，矢量和为0，电流互感器检测到的为实际故障电流Ig，保护装置可以迅速动作。

图6 金属护套接地方式（3）

图7 金属护套接地方式（4）

4 结 论

本文通过实例论证分析指出，电缆金属护套接地点在互感器以上时，接地线应穿过互感器接地，接地点在互感器以下时，接地线应直接接地，另外当接地点刚好在互感器环内时，接地线也应回穿互感器接地。总之，应遵循电流往返原则，即发生接地故障时，流经接地线或金属护套中的零序电流如果进入互感器检测区域，则应使接地线再次回穿互感器，使其电流矢量和为0。错误的接地方式会可能导致零序保护拒动，此外设备接地电阻也会影响零序保护动作的正确性，应经常检查设备接地线是否完好，保持设备的良好接地。