中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析

1、中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析1 前言在變電站運行值班中，對于中性點不接地系統(tǒng)值班員常會遇到一些電壓表輸出不平衡的情況。若我們對這方面認(rèn)識不足，往往會因為查找時間過長而耽誤送電，因電壓不平衡而誤認(rèn)為接地情況者，找不到問題之所在，卻做許多無用功；另一方面也可能因為未能及時找到接地點，而引起擴(kuò)大事故。所以，就這個問題有必要進(jìn)行一些分析探討。2 一般情況下電壓不平衡的分析2.1 中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡，可能是由于保險燒斷而造成，即高壓保險熔斷，熔斷相電壓降低，但不為零。由于PT還會有一定的感應(yīng)電壓，所以其電壓并不為零而其余兩相為正常電壓，具向量角為120,同時由于斷相造成三相電壓不平衡

2、，故開口三角形處也會產(chǎn)生不平衡電壓，即有零序電壓，例如：C相高壓保險燒斷，矢量合成結(jié)果見圖1,零序電壓大約為33V左右，故能起動接地裝置，發(fā)出接地信號。變電站低壓保險熔斷時，與高壓保險之不同在于：一次三相電壓仍平衡，故開口三角形沒有電壓，因而不會發(fā)出接地信號，其它現(xiàn)象均同高壓保險熔斷的情況。2.2 當(dāng)線路或帶電設(shè)備上某點發(fā)生金屬性接地時（如A相），接地相與大地同電位，兩正常相的對地電壓數(shù)值上升為線電壓，產(chǎn)生嚴(yán)重的中性點位移。中性點位移電壓的方向與接地相電壓在同一直線上，與接地相電壓方向相反，大小相等，如圖2。3Uo圖1C相斷相時電壓向量圖圖2A相接地時電壓向量圖特別值得注意的是我們所說的接地并

3、不單指線路接地，當(dāng)線路拉路檢查后仍未能消除接地故障，則應(yīng)懷疑到本站設(shè)備有接地，例如避雷器、電壓互感器、甚至變壓器接地。由于沒有充分重視接地問題，未按規(guī)程執(zhí)行（接地兩小時仍未消除則要停下主變壓器），曾使我局長塘變電站主變壓器燒毀。2.3 綜合以上三種情況，可歸納中性點不接地系統(tǒng)電壓表所反映不平衡電壓時的故障區(qū)別如表1。表1中性點不接地系統(tǒng)故障判別表故障性質(zhì)相別有無接地信號ABCC相接地線電壓線電壓0有C相身壓保險熔斷相電壓相電壓降低很多有C相低壓保險熔斷相電壓相電壓降低很多無34PT電壓不平衡輸出分析3.1 拉堡變10kVPT由原來JDZJ型電壓互感器改為：將其一、二次中性點由原直接接地改為串聯(lián)

4、一臺JDJ型電壓互感器（T2）的一次繞組接地，通常我們稱為4PT,正確接線如圖3所示。圖34PT正確接線圖此種接線的目的是為了防止系統(tǒng)發(fā)生單相接地或其它原因使電壓互感器鐵芯飽合，引起諧振過電壓，保險易熔斷。在改為徑4PT接地前4個月時間里，10kVPT共燒斷三次，共9根保險；而改接后一直未燒過保險。3.2 正常情況下，電壓互感器二次側(cè)a-o,b-o,c-o分別接入相對地絕緣監(jiān)視電壓表，零序電壓斷電器接在12互感器二次側(cè)X'-O間。采用這種接線，正常情況下，Tl互感器只反映正序電壓0a、力b、心c,（電壓向量圖見圖4）,三相電壓大小相等，相位差120。，中性點電位為零，也就是UX=0o而

5、A相金屬性接地時，向量圖如圖5所示，即：U=U=U,此時零序繼電器YJ兩端有電壓，即可發(fā)出接地信號，而b相電壓表反映的數(shù)值應(yīng)為M=U+U=Ub=gUb,即等于線電壓，C相電壓表Vc=U+U=Uc='5以也等于線電壓。UatJb圖4正常情況下4PT電壓向量圖A圖5A相接地時4PT電壓向量圖44PT接線錯誤引起電壓表錯誤反映分析拉堡變改為徑4PT接地后，其接地時所反映的則不同于上述所分析，其三相電壓仍平衡，且為三相相電壓。故障所表現(xiàn)的現(xiàn)象：“10kV接地”光字牌亮，不能復(fù)歸，但10kV三相絕緣監(jiān)視電壓表平衡且均為6kV,值班員測量二次電壓，PT開口三角處為51V,U=20V,Ub=100M

6、U=100V,與調(diào)度聯(lián)系拉路中查，檢查出堡65線路接地。針對這種電壓表不能反映接地情況的怪現(xiàn)象，查找原因，發(fā)現(xiàn)了問題所在：造成這種表計錯誤反映的原因是二次接錯線，如圖6所示。其三相電壓表分別接在互感器二次的a-x',b-x',c-x'上，那么正常情況下，中性點x'由于三相電壓平衡而等于零，故三相電壓表為相電壓，向量圖見圖7。而當(dāng)發(fā)生接地時，如A相金屬性接地時，其電壓反映就不正確了，那么B相電壓表為b-x'的電壓，因為Ux=-U,即Vb=Ubx=0b0x'=相電壓,V=，cx=UcUx，=相電壓,向量圖如圖8。故三相電壓表仍平衡，且均為相電壓，而此

7、時能發(fā)出接地信號，因為接地信號繼電器接在t2線圈上，取代以往接在開口三角形處，而U有50V左右的零序電壓，線圈兩端因有電壓而動作，故能發(fā)出接地信號，但卻不能在三相電壓表中反映出來，且接地未消除前接地信號不能復(fù)歸。由此可見，在改為4PT接地時，應(yīng)保證接線準(zhǔn)確無誤，以免造成三相電壓表誤指示。圖64PT錯誤接線圖Us圖7不接地時4PT電壓向量圖圖8A相接地時4PT電壓向量圖5電壓互感器中性點擊穿保險擊穿后出現(xiàn)的不平衡電壓分析采用三相五柱電壓互感器構(gòu)成絕緣監(jiān)視裝置，如圖9所示。一次系統(tǒng)一相接地時，接于接地相的電壓互感器高壓繞組被短路，對于該相的二次繞組輸出電壓等于零，開口三角繞組有不平衡電壓輸出，接地

8、繼電器XJJ勵磁，絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出一次系統(tǒng)接地信號。一般情況下，這套裝置能準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)一次系統(tǒng)接地故障和判別發(fā)生故障的相別。但是這種絕緣監(jiān)視裝置有時也會發(fā)出錯誤的信號，并會造成一次系統(tǒng)接地假象。例如屯秋變就發(fā)生了這種現(xiàn)象，屯秋變報6kV母線接地，U=3.2kV,U=0,U=3.2kV,依次拉開各條出線開關(guān)接地未消除，再將所有出線全部拉開，接地也消除。檢查PT,發(fā)現(xiàn)B相高低壓保險均熔斷。更換好PT保險后，A相電壓為6.4kV,B相為0,C相為6.4kV,再次檢查保險完好，懷疑變壓器等設(shè)備接地，退出主變運行，然后用搖表測絕緣情況：變壓器、PK站變等均無問題，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，經(jīng)過對PT進(jìn)行仔細(xì)檢

9、查分析，終于找到問題之所在，分析如下：從圖9可看出，PT二次接線的特點是：采用B相接地方式，而中性點是經(jīng)地一個擊穿保險JRD®地。從故障經(jīng)過可看出：第一次電壓不平衡（5=0,而其余兩相并不升高），既不象接地現(xiàn)象，也不象高壓保險熔斷現(xiàn)象，因為若高壓保險熔斷，B相應(yīng)有一定的感應(yīng)電壓，只能是高、低壓保險均熔斷才會是這樣，檢查果然如此；保險換好后，三相電壓變?yōu)閁=6.4kV,U=0,U=6.4kV,又變?yōu)榈湫偷慕拥噩F(xiàn)象，然而所有出線已拉開，用搖表搖測變壓器，6kV母線及PT本身均未發(fā)現(xiàn)有接地。之所以會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是因為中性點擊穿保險擊穿，使得二次繞組b相單相短路。由于二次回路單相短路電流小

10、，且接地的b相與地同電位，因此，b相端電壓接近于零，故b相輸出為零；由于一次系統(tǒng)是中性點不接地系統(tǒng)，電壓互感器一次繞組雖然中性點接地，但沒有零序電流流通，因此，二次繞組的零序電流便在鐵芯中激勵起零序磁通，零序磁通感應(yīng)一個零序電勢Oko,使得原來對稱的三相電壓以、九、九變成不對稱的三相電壓山a、口b、山c,即A、C相電壓升為線電壓，B相為零，電壓向量圖如圖10所示。當(dāng)取下JRD后，中性點接地即消除，電壓恢復(fù)平衡。圖10中性點穿保險JRD擊穿時的電壓向量圖6結(jié)論由上述幾種分析可看出，設(shè)備運行過程中，應(yīng)分析各種電壓不平衡情況，做到分析判斷準(zhǔn)確，處理及時，才能保證設(shè)備的安全運行。在改接線過程中，應(yīng)注意

11、接線正確，否則將會使運行人員誤判斷；對接地不消失的情況，運行人員應(yīng)引起充分注意，否則會誤認(rèn)為誤發(fā)信號而造成誤判斷而延誤了故障排除。摘要：電壓不平衡是電力系統(tǒng)常見的一種現(xiàn)象，單相間歇、直接接地，線路斷線，母線PT熔絲熔斷，諧振過電壓等故障的發(fā)生均會造成電壓不平衡現(xiàn)象的發(fā)生。但故障反映表征的多樣性給值班調(diào)度員明確判斷電太不平衡原因帶來了一定的困難，分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過電壓等常見故障情況的不同表征詳細(xì)進(jìn)行歸類分析，供調(diào)系統(tǒng)運行人員交流。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電弧過電壓；諧振引言在35KV及以下中性點不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地后，允許維持一定的時間，一般為2h不至于引起用戶斷電。但

12、隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大，中低壓架空導(dǎo)線及電纜出線回路數(shù)增多、線路增長，中低壓電網(wǎng)對地電容電流亦大幅度增加，當(dāng)發(fā)生單相接地時，接地電弧不能自動熄滅而產(chǎn)生電弧過電壓，一般為35倍相電壓甚至更高，致使電網(wǎng)中絕緣薄弱的地方放電擊穿，最終發(fā)展為相間短路造成設(shè)備損壞和停電事故。最近從本地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生的電壓不平衡來看，電壓異常波動基本發(fā)生在因天氣刮風(fēng)或設(shè)備原因造成的某處單相間歇或直接接地或斷線時，為了使調(diào)度員在系統(tǒng)發(fā)生電壓波動時能夠明確區(qū)分故障類型，及時處理故障，保障電網(wǎng)安全運行，下面分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過電壓等故障情況的不同表征詳細(xì)進(jìn)行歸類分析，以供交流。1接地故障一相金屬接地時，相電壓特

13、征是一相電壓為零，其他兩相電壓升高至線電壓。結(jié)果判斷為：一相金屬性接地后正常的電壓變化，電壓為零相是接地相。一相非金屬（經(jīng)過渡電阻）接地時，相電壓特征是一相（或兩相）電壓低，但不為零；另兩相（或一相）電壓高，近似線電壓，隨著過渡電阻的變化，各相電壓發(fā)生較大幅度的波動，有時超過線電壓。非接地的兩相電壓一般不相等。結(jié)果判斷為：隨著電阻變化，產(chǎn)生電壓波動時帶有接地過電壓，這種情況往往是最高電壓相的下一相（按正相序排列）為接地故障相。由斷路器送電發(fā)出接地信號時，相電壓特征是三相電壓瞬間波動，瞬間發(fā)接地信號。電壓瞬間變化情況和一相斷相或兩相斷相的電壓情況相同。結(jié)果判斷為：由于斷路器三相接觸不同期而造成的

14、三相線路不能同時帶電，使中性點產(chǎn)生位移。2線路斷線一相斷相時，如一相線路斷線或線路跌落斷路器掉閘時，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時發(fā)出接地信號。斷線相電壓和中性點電壓升高，非斷線兩相電壓相等且降低，供電功率減少。結(jié)果判斷為：三相對地電容電流不對稱，通過非斷相的兩相電壓相等和供電功率明顯減少這兩個特點，來區(qū)別接地故障和線路斷相故障。兩相斷相，如兩相線路斷線或線路跌落熔斷器兩相掉閘時，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時發(fā)出接地信號。非斷線相電壓降低，斷線兩相電壓升高，當(dāng)兩相斷線較長時，中性點電壓也會使交流監(jiān)視裝置發(fā)出接地信號。供電功率明顯減少。結(jié)果判斷為：由于三相對地電容電流不對稱造成。這種兩相斷

15、相的電壓情況與金屬性接地的電壓情況相同。3單相接地與斷線的區(qū)別單相接地雖引起三相電壓不平衡，但線電壓值不改變。單相接地又分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。金屬性接地接地相電壓為零，其他兩相電壓升高1.732倍；非金屬性接地接地相電壓不為零，而是降低為某一數(shù)值，其他兩相升高不到1.732倍。斷線不但引起三相電壓不平衡，也引起線電壓值改變。上一電壓等級線路一相斷線時，下一電壓等級的電壓表現(xiàn)為三個相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但接近；本級線路斷線時，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。4母線PT熔絲熔斷PT一相一次熔絲熔斷時，電壓特征為一相電壓大幅度降低，其他兩相電壓有不同程度的降低。PT一相二次熔絲熔斷時，現(xiàn)象為中央信號警鈴響，打出電壓互感器斷線”光字牌，一相電壓為零，另外兩相電壓正常。5諧振過電壓諧振引起的三相電壓不平衡有兩種：一種是基頻諧振，特征類似于單相接地，即一相電壓降低，另兩相電壓升高；另一種是分頻諧振或高頻諧振，特征是三相電壓同時升高。當(dāng)相電壓特征是一相電壓低，但不為零，兩相電壓升高，超過線電壓，表針打到頭；或兩相電壓低但不為零，一相電壓高，表針打到表頭。結(jié)果判斷為：有基波諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，電壓最低相為接地相。當(dāng)相電壓特征是三相電壓依次輪流升高，并超過線電壓（不超過兩倍相電壓），表針打到頭，三相電壓表指針在相同范圍內(nèi)低頻擺動。結(jié)果判