中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析.doc

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中性點(diǎn)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(yùn)行值班中，對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)值班員常會(huì)遇到一些電壓表輸出不平衡的情況。若我們對(duì)這方面認(rèn)識(shí)不足，往往會(huì)因?yàn)椴檎視r(shí)間過(guò)長(zhǎng)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(wèn)題之所在，卻做許多無(wú)用功；另一方面也可能因?yàn)槲茨芗皶r(shí)找到接地點(diǎn)，而引起擴(kuò)大事故。所以，就這個(gè)問(wèn)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(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓不平衡，可能是由于保險(xiǎn)燒斷而造成，即高壓保險(xiǎn)熔斷，熔斷相電壓降低，但不為零。由于PT還會(huì)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，其向量角為120。，同時(shí)由于斷相造成三相電壓不平衡，故開(kāi)口三角形處也會(huì)產(chǎn)生不平衡電壓，即有零序電壓，例如：C相高壓保險(xiǎn)燒斷，矢量合成結(jié)果見(jiàn)圖1，零序電壓大約為33V左右，故能起動(dòng)接地裝置，發(fā)出接地信號(hào)。 　　變電站低壓保險(xiǎn)熔斷時(shí)，與高壓保險(xiǎn)之不同在于：一次三相電壓仍平衡，故開(kāi)口三角形沒(méi)有電壓，因而不會(huì)發(fā)出接地信號(hào)，其它現(xiàn)象均同高壓保險(xiǎn)熔斷的情況。 2.2當(dāng)線路或帶電設(shè)備上某點(diǎn)發(fā)生金屬性接地時(shí)(如A相)，接地相與大地同電位，兩正常相的對(duì)地電壓數(shù)值上升為線電壓，產(chǎn)生嚴(yán)重的中性點(diǎn)位移。中性點(diǎn)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。 圖1　C相斷相時(shí)電壓向量圖 圖2　A相接地時(shí)電壓向量圖 　　特別值得注意的是我們所說(shuō)的接地并不單指線路接地，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(méi)有充分重視接地問(wèn)題，未按規(guī)程執(zhí)行(接地兩小時(shí)仍未消除則要停下主變壓器)，曾使我局長(zhǎng)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(diǎn)不接地系統(tǒng)電壓表所反映不平衡電壓時(shí)的故障區(qū)別如表1。 　　　　　表1　中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障判別表 故障性質(zhì) 相　　　別 有無(wú)接 地信號(hào) A B C C相接地 線電壓 線電壓 0 有 C相高壓 保險(xiǎn)熔斷 相電壓 相電壓 降低很多 有 C相低壓 保險(xiǎn)熔斷 相電壓 相電壓 降低很多 無(wú) 3　4PT電壓不平衡輸出分析 3.1拉堡變10kVPT由原來(lái)JDZJ型電壓互感器改為：將其一、二次中性點(diǎn)由原直接接地改為串聯(lián)一臺(tái)JDJ型電壓互感器(T2)的一次繞組接地，通常我們稱(chēng)為4PT，正確接線如圖3所示。 圖3　4PT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(guò)電壓，保險(xiǎn)易熔斷。在改為徑4PT接地前4個(gè)月時(shí)間里，10kVPT共燒斷三次，共9根保險(xiǎn)；而改接后一直未燒過(guò)保險(xiǎn)。 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(duì)地絕緣監(jiān)視電壓表，零序電壓斷電器接在t2互感器二次側(cè)X′-O間。采用這種接線，正常情況下，T1互感器只反映正序電壓a、b、c，(電壓向量圖見(jiàn)圖4)，三相電壓大小相等，相位差120，中性點(diǎn)電位為零，也就是Ux’＝0。而A相金屬性接地時(shí)，向量圖如圖5所示，即：Ux’＝Uo＝Ua，此時(shí)零序繼電器YJ兩端有電壓，即可發(fā)出接地信號(hào)，而b相電壓表反映的數(shù)值應(yīng)為Vb＝Ub＋Ux＝Uab＝Ub，即等于線電壓，C相電壓表Vc＝Uc＋Ux＝Uac＝Uc也等于線電壓。 圖4　正常情況下4PT電壓向量圖 圖5　A相接地時(shí)4PT電壓向量圖 4　4PT接線錯(cuò)誤引起電壓表錯(cuò)誤反映分析 　　拉堡變改為徑4PT接地后，其接地時(shí)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(cè)量二次電壓，PT開(kāi)口三角處為51V，Ua＝20V，Ub＝100V，Uc＝100V，與調(diào)度聯(lián)系拉路檢查，檢查出堡65線路接地。針對(duì)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(wèn)題所在：造成這種表計(jì)錯(cuò)誤反映的原因是二次接錯(cuò)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(diǎn)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(jiàn)圖7。而當(dāng)發(fā)生接地時(shí)，如A相金屬性接地時(shí)，其電壓反映就不正確了，那么B相電壓表為b-x’的電壓，因?yàn)閁x’＝－Ua，即Vb’＝bx’＝b－x’＝相電壓，Vc’＝cx’＝c－x’＝相電壓，向量圖如圖8。故三相電壓表仍平衡，且均為相電壓，而此時(shí)能發(fā)出接地信號(hào)，因?yàn)榻拥匦盘?hào)繼電器接在t2線圈上，取代以往接在開(kāi)口三角形處，而Ux有50V左右的零序電壓，線圈兩端因有電壓而動(dòng)作，故能發(fā)出接地信號(hào)，但卻不能在三相電壓表中反映出來(lái)，且接地未消除前接地信號(hào)不能復(fù)歸。由此可見(jiàn)，在改為4PT接地時(shí)，應(yīng)保證接線準(zhǔn)確無(wú)誤，以免造成三相電壓表誤指示。 圖6　4PT錯(cuò)誤接線圖 圖7　不接地時(shí)4PT電壓向量圖 圖8　A相接地時(shí)4PT電壓向量圖 5　電壓互感器中性點(diǎn)擊穿保險(xiǎn)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(shí)，接于接地相的電壓互感器高壓繞組被短路，對(duì)于該相的二次繞組輸出電壓等于零，開(kāi)口三角繞組有不平衡電壓輸出，接地繼電器XJJ勵(lì)磁，絕緣監(jiān)視裝置發(fā)出一次系統(tǒng)接地信號(hào)。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(shí)也會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)，并會(huì)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(bào)6kV母線接地，Ua＝3.2kV，Ub＝0，Uc＝3.2kV，依次拉開(kāi)各條出線開(kāi)關(guān)接地未消除，再將所有出線全部拉開(kāi)，接地也消除。檢查PT，發(fā)現(xiàn)B相高低壓保險(xiǎn)均熔斷。更換好PT保險(xiǎn)后，A相電壓為6.4kV,B相為0，C相為6.4kV，再次檢查保險(xiǎn)完好，懷疑變壓器等設(shè)備接地，退出主變運(yùn)行，然后用搖表測(cè)絕緣情況：變壓器、PT、站變等均無(wú)問(wèn)題，為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)對(duì)PT進(jìn)行仔細(xì)檢查分析，終于找到問(wèn)題之所在，分析如下： 　　從圖9可看出，PT二次接線的特點(diǎn)是：采用B相接地方式，而中性點(diǎn)是經(jīng)地一個(gè)擊穿保險(xiǎn)JRD接地。從故障經(jīng)過(guò)可看出：①第一次電壓不平衡(Ub＝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(xiǎn)熔斷現(xiàn)象，因?yàn)槿舾邏罕ｋU(xiǎn)熔斷，B相應(yīng)有一定的感應(yīng)電壓，只能是高、低壓保險(xiǎn)均熔斷才會(huì)是這樣，檢查果然如此；②保險(xiǎn)換好后，三相電壓變?yōu)閁a＝6.4kV，Ub＝0，Uc＝6.4kV，又變?yōu)榈湫偷慕拥噩F(xiàn)象，然而所有出線已拉開(kāi)，用搖表?yè)u測(cè)變壓器，6kV母線及PT本身均未發(fā)現(xiàn)有接地。之所以會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是因?yàn)橹行渣c(diǎn)擊穿保險(xiǎn)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，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(diǎn)不接地系統(tǒng)，電壓互感器一次繞組雖然中性點(diǎn)接地，但沒(méi)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(lì)起零序磁通，零序磁通感應(yīng)一個(gè)零序電勢(shì)ko,使得原來(lái)對(duì)稱(chēng)的三相電壓a、b、c變成不對(duì)稱(chēng)的三相電壓′a、′b、′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(diǎn)接地即消除，電壓恢復(fù)平衡。 圖9　三相五柱電壓互感器接線圖 圖10　中性點(diǎn)穿保險(xiǎn)JRD擊穿時(shí)的電壓向量圖 6　結(jié)論 　　由上述幾種分析可看出，設(shè)備運(yùn)行過(guò)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(shí)，才能保證設(shè)備的安全運(yùn)行。在改接線過(guò)程中，應(yīng)注意接線正確，否則將會(huì)使運(yùn)行人員誤判斷；對(duì)接地不消失的情況，運(yùn)行人員應(yīng)引起充分注意，否則會(huì)誤認(rèn)為誤發(fā)信號(hào)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(jiàn)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(guò)電壓等故障的發(fā)生均會(huì)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(lái)了一定的困難，分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過(guò)電壓等常見(jiàn)故障情況的不同表征詳細(xì)進(jìn)行歸類(lèi)分析，供調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行人員交流。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電弧過(guò)電壓；諧振 引言 在35KV及以下中性點(diǎn)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(shí)間，一般為2h不至于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網(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(zhǎng)，中低壓電網(wǎng)對(duì)地電容電流亦大幅度增加，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電弧不能自動(dòng)熄滅而產(chǎn)生電弧過(guò)電壓，一般為3~5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(lái)看，電壓異常波動(dòng)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(shí)，為了使調(diào)度員在系統(tǒng)發(fā)生電壓波動(dòng)時(shí)能夠明確區(qū)分故障類(lèi)型，及時(shí)處理故障，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，下面分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過(guò)電壓等故障情況的不同表征詳細(xì)進(jìn)行歸類(lèi)分析，以供交流。 1 接地故障 一相金屬接地時(shí)，相電壓特征是一相電壓為零，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(guò)渡電阻）接地時(shí)，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(guò)渡電阻的變化，各相電壓發(fā)生較大幅度的波動(dòng)，有時(shí)超過(guò)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(dòng)時(shí)帶有接地過(guò)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(hào)時(shí)，相電壓特征是三相電壓瞬間波動(dòng)，瞬間發(fā)接地信號(hào)。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三相線路不能同時(shí)帶電，使中性點(diǎn)產(chǎn)生位移。 2 線路斷線 一相斷相時(shí)，如一相線路斷線或線路跌落斷路器掉閘時(shí)，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時(shí)發(fā)出接地信號(hào)。斷線相電壓和中性點(diǎn)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(duì)地電容電流不對(duì)稱(chēng)，通過(guò)非斷相的兩相電壓相等和供電功率明顯減少這兩個(gè)特點(diǎn)，來(lái)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(shí)，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時(shí)發(fā)出接地信號(hào)。非斷線相電壓降低，斷線兩相電壓升高，當(dāng)兩相斷線較長(zhǎng)時(shí)，中性點(diǎn)電壓也會(huì)使交流監(jiān)視裝置發(fā)出接地信號(hào)。供電功率明顯減少。結(jié)果判斷為：由于三相對(duì)地電容電流不對(duì)稱(chēng)造成。這種兩相斷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(jí)線路一相斷線時(shí)，下一電壓等級(jí)的電壓表現(xiàn)為三個(gè)相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但接近；本級(jí)線路斷線時(shí)，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(shí)，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(shí)，現(xiàn)象為中央信號(hào)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(guò)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(lèi)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(shí)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(guò)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(guò)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(guò)線電壓（不超過(guò)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(dòng)。結(jié)果判斷為：有分頻諧振，產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。 結(jié)語(yǔ) 當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，調(diào)度員應(yīng)先根據(jù)電壓波動(dòng)的規(guī)律判斷故障類(lèi)型。當(dāng)只帶電壓互感器的空載母線產(chǎn)生電壓互感器基波諧振時(shí)，需要立即投入一個(gè)備用設(shè)備，改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，消除諧振。由于分頻諧振多是由于發(fā)生單相接地激發(fā)，所以在排除基波諧振的可能后，調(diào)度員應(yīng)按照常規(guī)原則進(jìn)行線路的接地選拉，找出接地或斷線的故障相，斷開(kāi)故障線路。如電壓仍然波動(dòng)異常，則調(diào)度員應(yīng)立即解列并網(wǎng)小電廠，調(diào)整運(yùn)行方式，分隔故障范圍，破壞諧振條件，消除諧振過(guò)電壓后，待電壓正常后再行恢復(fù)電廠并網(wǎng)及正常運(yùn)行方式。