不接地系统电压异常判断与处理

刘冬

（国网四川省电力公司蓬溪县供电分公司四川蓬溪629100）

摘要：目前，我国35kV、10kV电力系统均为中性点不接地系统（小电流接地系统），电压异常现象在电网运行中经常遇到，本文依据我多年运行经验，结合相关专业知识，列举了电压异常的表现形式，分析、判断异常原因，并总结出了相应的处理方法。

关键词：系统电压异常判断处理

一、引言

随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，用电范围的日益扩大，用电量与日俱增，广大用户对电能质量要求越来越高。电压是衡量电能质量的重要指标，电压异常使电气设备不能正常工作，不能保证电网的安全、稳定运行，影响优质、可靠供电。而引起35kV、10kV系统电压异常的因素非常多,这就要求我们变电运行人员对变电站母线电压异常现象能够迅速做出正确的判断，及时处理，保证连续、可靠、优质供电。

二、运行方式改变引起的电压异常及处理

电网在实际运行时，由于有功、无功出力的变化、用电负荷增减、系统接线方式改变等原因，均会造成母线电压升高或降低，甚至超出允许范围。这就要求变电运行人员加强监视，密切关注电压变化情况，迅速采取合理措施进行调整。具体通过以下措施进行调整电压，保证电压质量。

1、调整运行方式，合理分布负荷潮流；

2、投入、切除电容器，增减无功功率；

3、停、投或并解变压器，改变网络参数；

4、改变有功和无功的分布情况，调整变压器分接头。

三、母线PT高、低压保险熔断引起的电压异常及处理

1、母线PT高压或低压保险熔断

中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于PT还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120度。同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：C相高压保险烧断，零序电压大约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号。如10kV系统，此时10kVPT柜消谐装置灯亮。这种情况下一般发“10kV母线接地”和“10kV电压回路断线”光字牌。

如果10kV母线PT低压保险熔断时，与高压保险熔断不同的是：一次三相电压仍平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。此时发“10kV电压回路断线”光字牌。

对于母线PT保险熔断，变电运行人员首先应检查电压互感器高低压保险熔丝是否熔断，退出带电压的相关保护，防止保护误动（低压解列、备自投装置、低频减载等），更换保险后电压异常现象应消失。如果有可以合环运行的同等级电压母线，可采用并列运行母线的方法检查母线是否真实接地。如果并列时另一母线也出现同样电压指示反映，则可排除PT高、低压熔丝熔断问题。而当另一母线电压指示不同，不发接地信号时，亦可知是PT高低压熔丝熔断问题。

2、母线PT高压保险熔断的实际案例

2009年我公司110kV上游变电站投运。该站10kV母线为单母线接线方式，母线PT型号为JDZX11-10的干式互感器。投运后不久，经常发生10kV母线电压异常现象，我们到站检查，发现是高压保险熔断，更换高压保险后电压恢复正常。该站10KV母线PT高压熔断器的频繁熔断，不仅严重影响电度计量的准确性，而且对系统的安全运行也造成了影响。我仔细查阅相关资料，结合发生高压保险熔断时都会伴有雷雨等恶劣天气情况，通过认真分析，初步判断为该型号的PT励磁特性差，在10kV系统发生单相接地时，可能使PT铁芯改换工作点而进入饱和区，如果系统参数适当，产生谐振，使PT高压保险熔断。我建议继保人员对PT做励磁特性试验，试验结果证实我的分析完全正确。最后，将上游变电站的10KV母线PT更换型号为JSZF-10G2励磁特性好的PT,从此再没有出现高压保险熔断的现象。

四、系统单相接地引起的电压异常及处理

1、中性点不接地系统单相接地特点

中性点不接地系统正常运行时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电网中无零序电压。当系统出现单相接地故障时(假设A相接地)，如图，则A相对地电压为0,而C相对地电压UC′＝UC＋（－UA）＝UAC，而B相相对地电压UB′＝UB＋（－UA）＝UAB。由此可见，A相接地时，不接地的B、C两相对地电压由原来的相电压升高到线电压（即升高到原来对地电压的√3倍）。

A相接地电压向量图

在不完全接地（即经过一些接触电阻接地）时，故障相对地的电压将大于0而小于相电压，而未接地相对地电压小于线电压。

必须指出，当中性点不接地的系统中发生单相接地时，三相用电设备的正常工作并未受到影响，因为线路的线电压无论是相位还是量值均未发生变化，因此三相用电设备仍能照常运行。但不允许在一相接地的情况下长期运行，因为如果另一相又发生接地故障时就形成两相接地短路，这是很危险的，会产生很大的短路电流，可能损坏线路设备。所以在中性点不接地的系统中，应该装设专门的接地保护或绝缘监察系统，在发生单相接地时，给予报警信号，以提醒值班人员注意及时处理。按我国规程规定：中性点不接地电力系统发生单相接地故障时，允许暂时运行2小时。运行维修人员应争取在两小时以内查出接地故障，予以排除。

2、单相接地故障处理

目前，我国电力系统许多变电站的10kv系统都安装了电流接地选线装置，10kv系统的电流接地选线装置是通过接在母线上馈线的保护装置与监控装置来共同完成的。如果系统出现接地，各装置会通过网络进行互联，达到信息共享。如果系统经受了超过10kv的电压时，集中测量装置就会检查出并且向所有的主站点广播，同时计算出零序电压与零序电流的向量。利用主站接在母线上的各条线路来判断接地点等所在的线路，从而可以使装置检测出故障所在点。

对于没有安装电流接地选线功能的变电站，发生单相接地时，变电站运行值班人员应立即检查站内设备，并向值班调度员汇报以下情况：

①电压表计指示情况，消弧线圈表计指示情况;

②本站设备有无异常;

变压器及各线路三相电流是否平衡。

在调度的指挥下采用分割系统缩小范围的方法，处理单相接地故障。选择适当的分割点，以便于切除故障点和恢复并列操作。系统分割后各部分应能满足电能供应，消弧线圈补偿度尽可能合适，各部分应尽可能保持磁路上的联系。在分割系统寻找故障点时，中性点经消弧线圈接地系统一般不允许故障系统与允许良好系统进行合、解环及倒母线等操作。

查找单相接地故障拉路顺序：

a、充电、备用线路、双回线路或环状线路；

b、短时停电不影响对用户不间断供电的联络线；

c、先拉一般用户线路，重要用户或专用线路试拉前应先通知用户，有小水电并网的线路应将电站解列；

d、由于特殊情况已申请保供电线路。

经拉路检查后仍然未能消除接地故障，则应怀疑站内设备有接地，或者两条线路同时接地等情况。经拉路检查无接地故障的线路，可直接恢复送电（客户有特殊要求除外）；经查为单相接地的线路应立即隔离，不得恢复送电；未查清接地原因，接地故障未消除或隔离不得向线路试送电；因故障隔离的支线，未得到相应调度机构许可，禁止向线路送电。

频繁发生瞬间接地时，应考虑采取防范措施（如将母线分段供电）。

变电站一旦判明系站内设备明显故障引起接地时，现场值班人员应依据规程规定隔离故障点后及时向调度汇报。

五、谐振原因引起的电压异常及处理

1、谐振现象

电力系统的电感元件，如发电机、变压器、电压互感器、消弧线圈等，和系统的电容元件组成复杂了的振荡回路。如果满足谐振条件，就可能激发起持续时间较长的铁磁谐振，产生谐振过电压。谐振引起三相电压不平衡有三种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地故障，拉路检查时应注意电压的变化，可能就是谐振引起的。一种是高频谐振，特征是三相电压同时升高。另一种是分频谐振，发生分频谐振时，三相对地电压依相序次序轮流升高或同时升高，并（1.2-1.4）倍相电压间做低频摆动，大约每秒一次，特殊情况可高达3.5倍相电压，持续时间十分之几秒甚至一直存在。根据运行经验，当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时易产生基频谐振；当发生单相接地时易产生分频谐振，特别是单相接地突然消失（如拉路）时易激发谐振。发生谐振时，相间电压不变，电压互感三角会出现谐振频率电压，中央信号会报“系统单相接地”信号，发生谐振的电压互感器有响声，若不仔细分析其电压变化，会误认为是系统单相接地故障，对于没有装设消弧线圈的变电站，快速消除谐振更为重要。

2、谐振处理办法：

对于我们现在10kV不接地系统来说，主要是投入消弧线圈和改变运行参数，一般投入消弧线圈都能消除谐振，对于发生基波和高频谐振，只要消谐器可靠动作，也能消除谐振，但对于分频谐振具有零序性质，一般消谐器无法消除谐振，投切三相对称负荷不起作用，对于未装设消弧线圈，因此根据实际情况，可按以下方法处理：

⑴基波或高频谐振的处理

a、有运行电容器时，切除运行电容器；没有运行电容器时，投入一组电容器；

b、以上措施无法消谐时，切除该母线所有电容器，向调度申请切除部分馈线，最好是先切长线路。

⑵分频谐振的处理

a、切除该母线所有电容器；

b、谐振仍无法消除时，向调度申请切除该母线上的线路，直至谐振消除；

c、若所有线路全部切除后仍无法消谐，向调度申请切除变低开关，将母线停电；

d、恢复母线及线路送电。通常采用拉合分段断路器或投切空载线路，调整运行方式，改变网络参数，破坏谐振条件，消除谐振过电压后再恢复正常运行方式。

⑶谐振现象实际案例

我公司110kV任隆变电站35kV母线经35kV任三线352开关供35kV三凤变电站，三凤站母线经三南线351开关供35kV三凤变电站蓬南站，形成串供网络。由于这种供电方式，任、三、南35kV系统多次发生谐振现象。在采取试拉开一条35kV线路短时停电，改变网络参数后谐振现象消除。为了消除任、三、南35kV系统谐振现象，我们试着在电压互感器开口三角绕组两端接入阻尼电阻、短接开口三角绕组，在电压互感器高压绕组中性点接入适当电阻，都没有从根本上解决问题。经过我们多次建议，2012年10月，为了改善任、三、南系统供电质量和可靠性，公司投资400万元新建了一回任隆站至蓬南站35kV线路（35kV任南线）。任南线投运后，供电可靠性大大提高，供电质量也有了保证，同时破坏了35kV系统谐振条件，谐振现象再也没有发生过。

六、线路断线故障

运行中的线路断线、线路上装的熔断器熔断一相或两相断开，分两种情况：一种是断线的线路在供电侧接地，这种情况的查找方法与一般查找接地线路的方法相同：另一种情况是线路断线不接地。

1、线路发生单相断相

当线路发生单相断线时相电压特征主要表现为：电源侧一相电压上升，小于3/2倍相电压，两相电压下降，大于0.866倍相电压；对于末端线路断线，其变化幅度不大。中性点电压升高，供电功率减少。三相对地电容电流不对称，通过非断相的两相电压相等且降低供电功率明显减少、配变出现缺相（接到用户报告）这三个特点，来区别线路接地故障和线路断相故障，电压升高相是断线故障相。

2、线路发生两相断相

当线路发生两相断线时相电压特征主要表现为：电源侧一相电压降低，两相电压升高，当两相断线较长时，中性点电压升高，也会发出接地信号。供电功率明显减少。由三相对地电容电流不对称造成，两相电压升高相是断线故障相。这种两相断相的电压清况与金属性接地的电压清况相似，但与单线断线的单相接地根本区别是该线所供电的用户全部停电。

七、结语

本文对不接地系统电压异常的情况作了简要的分析，同时总结了常用的判断和处理的方法。希望能够作为变电运行值班人员的参考，以此缩短查找故障、消除故障的时间，确保电网的安全稳定运行。

参考文献：

1、《电力系统过电压》解广润主编，水利电力出版社，1985。

2、中华人民共和国电力行业标准，DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》。

3、《电网调度运行技术》王世祯主编，东北大学出版社，1997。

4、《四川电力系统调度控制管理规程》（2013）。

作者简介：

刘冬（1977.11-），男，本科，国网四川省电力公司蓬溪县供电分公司，电力调控员。