國網甘肅省電力公司電力科學研究院的研究人員張光儒、楊勇等，在2019年第1期《電氣技術》雜志上撰文，針對光伏電站35kV送出線路一線零序過流和二線過負荷跳閘故障，本文給出了三相不平衡電流對零序電流保護誤動的分析方法。此外，綜合分析了光伏電站送出線路零序保護誤動的原因，并給出了相關的解決建議，對提高光伏電站運行可靠性和安全性具有一定的實用價值。

截至2017年底，我國光伏發電裝機容量已經突破8000萬kW，其中分布式裝機容量也已超過1300萬kW，光伏年發電量已占我國全年總發電量的1%以上。國家發展改革委《可再生能源發展“十三五”規劃》和國家能源局《太陽能發展“三十五”規劃》中指出，按照“技術進步、成本降低、擴大市場、完善體系”的原則，促進光伏發電規模化應用及成本降低，推動太陽能熱發電産業化發展。到2020年底，全國太陽能發電并網裝機确保實現1.1億kW以上，其中光伏發電裝機達到1.05億kW以上。

但是，由于光伏電站電壓等級低、系統簡單，各方對電站質量與運維管理重視程度不夠，導緻光伏電站安全質量事故頻發。例如，2013年8月，天津某生态城服務中心的屋頂電站項目發生火災；2014年2月27日，甘肅某光伏電站站内設備全部失壓；2014年8月16日，内蒙古某光伏電站送出線路跳閘，導緻全站負荷損失；2014年8月，新疆某光伏電站低電壓解列裝置動作，送出線路開關跳閘；2015年，青海某光伏電站多次發生送出線路零序電流保護誤動跳閘現象，導緻光伏電站無法全額送出[1]；2016年，青海某光伏電站廂變高壓套管連接電纜頭發生間隙放電故障。

從這些事故可以看出，提高光伏電站運維檢修技術水平對保證光伏電站的安全穩定有着重要的安全和經濟價值。本文針對甘肅某光伏電站送出線路故障解列，導緻的全站失壓事故進行分析，給出事故發生的原因，并針對事故原因提出提高光伏電站運維檢修質量的對策，提高光伏電站的安全穩定性，切實降低光伏電站事故發生。

1 故障情況

2017年11月，甘肅某光伏電站35kV送出金臨二線1116零序過流I段動作跳閘，後金臨一線1115過負荷保護動作跳閘，造成全站失壓，其電站主接線如圖1所示。從電站故障錄波圖可知，跳閘前後35kV母線電壓無異常、無零序電壓，由此可以排除送出電纜主絕緣損壞間隙放電及線路接地故障；金臨二線零序電流超限導緻1116開關跳閘，随後金臨一線過負荷導緻1115開關跳閘。

圖1 本光伏電站主接線圖

2 事故原因分析

2.1 送出線路數據分析

從故障錄波圖分析，以排除發生間隙放電和線路接地故障的可能性。因此，從兩條送出線路電流對比分析，以進一步分析查找故障原因。

表1為該電站故障發生前金臨一線和金臨二線每15min的電流對比值。表2為該電站金臨一線和金臨二線對應電流時刻的出力值和零序電流值。

表1 金臨一線和金臨二線電流對比表

表2 金臨一線和金臨二線出力和零序電流對比表

本文按式（2）得出該電站兩條送出線路的電流不平衡度，見表3。

光伏發電系統的零序電流分為故障情況下的零序電流和非故障情況下的零序電流[2]。而非故障情況下，諧波電流和三相不平衡電流會形成零序電流。由于本電站電能質量在線監測裝置未啟用，所以無法深入分析諧波電流對零序保護動作的影響。

在這裡，主要分析不平衡電流對零序保護動作的影響，結合分析數據給出此次零序保護動作的原因以及處理措施。

表3 金臨一線和金臨二線電流不平衡度對比表

2.2 電流不平衡對零序保護動作的影響分析

鑒于該電站竣工圖不完整，現場較難确認線路是否裝有零序電流互感器。如果該線路不能安裝零序電流互感器，保護裝置接于三相電流互感器構成的零序電流回路中，三相電流不平衡就将對零序保護動作産生影響，在三相電流不平衡度較大的情況下也可能産生保護裝置的誤動作。

金臨一線和金臨二線不平衡度按時間段變化趨勢如圖2所示。從圖2可以看出，金臨一線和金臨二線電流不平衡度最大限值較接近。此外，金臨一線和金臨二線出力按時間段變化趨勢如圖3所示。

圖2 金臨一線和金臨二線電流不平衡度對比圖

圖3 金臨一線和金臨二線出力對比圖

金臨一線與金臨二線送出線路功率和不平衡度積變化趨勢如圖4所示。

圖4 金臨一線和金臨二線出力與不平衡度積對比圖

結合式（4），此圖也表示金臨一線零序電流和金臨二線零序電流變化趨勢。從圖4可以看出，在金臨二線零序電流動作時，金臨二線零序電流變化已經遠遠大于金臨一線動作電流。從前面分析可知，三相電流不平衡有可能會引起金臨二線零序電流超過限制，導緻金臨二線零序電流保護動作。

2.3 零序電流産生原因分析

從第1節故障情況已知，線路無發生接地故障。從送出線路對側變電站故障錄波圖顯示，對側在跳閘故障前沒有零序電流。因此，進一步可以判定電站側線路保護用電流導緻線路零序保護動作。結合前文分析，造成該零序電流的主要原因可能如下：

1）在三相不平衡的工況下運行，将産生零序電流，該電流将随三相不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。

2）電流互感器測試精度不滿足精度要求，數據測量存在誤差[4]。

3）保護用電流互感器存在電磁幹擾。由于該光伏電站送出線路零序電流動作在1A以下，所以可初步判斷送出線路零序電流由三相電流合成而來，這樣就導緻其抗幹擾能力較弱，容易發生誤動作[5]。

3 處理方法與建議

1）針對電站35kV線路運行時零序電流的變化情況，懷疑電流互感器二次線路有可能接錯，因此建議對保護裝置、測控裝置、故障錄波器中采集的線路電流進行對比，比較各裝置測量的線路電流結果是否一緻。如果不一緻，就有可能是線路保護測量結果或者二次回路的問題，建議進一步檢查保護電流互感器及接線。

2）從第2節的分析已知該送出線路零序電流由三相電流合成而來，零序電流保護動作有可能由三相不平衡電流所緻。結合故障發生前無開關等操作情況，此不平衡電流有可能為升壓變壓器三相參數不同而導緻的不對稱運行所引起，如果是此種情況，就可以加入一定的時限，以躲開由于回路瞬時不對稱運行引起的保護誤動作。

當用三相檢測電流合成零序電流時，有可能使得電流回路的極性錯接，導緻保護用的零序合成電流失真，引起零序保護電流誤動作，若果是此種情況，則建議認真核對電流互感器的接線。

3）由于光伏電站送出線路處于高電壓、大電流的強磁場區，使得安裝在該環境的保護裝置無法避免相應的電磁幹擾的影響，容易在電纜芯線或者電纜的銅铠層上産生微弱的感應電流，感應電流使得電流互感器電流産生失真，造成零序保護誤動。如果是此種情況，就建議檢查送出線路高壓電纜的金屬護層兩端是否接地，接地情況是否良好。

4）為進一步保證光伏電站零序保護動作的準确性，建議核驗光伏電站零序電流整定值是否滿足對本線路末端單相接地故障靈敏度系數不小于2的要求。

結論

本文針對光伏電站35kV送出線路零序過流保護誤動，深入分析了保護動作原因，着重給出了三相電流不平衡對零序過流保護動作的影響分析方法，為此類故障分析提供了有益借鑒。并且，針對故障分析原因，給出了對應的處理方法與建議，對保障光伏電站的安全可靠運行提供了一定的技術指導。

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