中性点不接地系统电压不平衡的分析及处理措施

中性点不接地系统电压不平衡的分析及处理措施

朱於建

国网江西省电力公司南昌市新建区供电分公司330100

摘要：在变电站或调度监控中心，对于中性点不接地系统，运行人员或调控人员常会遇到一些母线电压不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。

关键词：中性点不接地系统电压不平衡分析处理措施

1中性点不接地系统介绍

我国电力系统目前所采用的中性点接地方式主要有三种：即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。小电阻接地系统在国外应用较为广泛，我国开始部分应用。在中性点不接地的三相系统中，当一相发生接地时：一是未接地两相的对地电压升高到√3倍，即等于线电压，所以，这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。二是各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此可继续运行一段时间，这是这种系统的最大优点。但不许长期接地运行，尤其是发电机直接供电的电力系统，因为未接地相对地电压升高到线电压，一相接地运行时间过长可能会造成两相短路。所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视或接地保护装置。当发生单相接地时能发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。一相接地系统允许继续运行的时间，最长不得超过2h。三是接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不容易熄灭，可能会在接地点引起弧光解析，周期性的熄灭和重新发生电弧。弧光接地的持续间歇性电弧较危险，可能会引起线路的谐振现场而产生过电压，损坏电气设备或发展成相间短路。故在这种系统中，若接地电流大于5A时，发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。

2电压不平衡原因分析

2.1高压保险熔断

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。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。如图1所示。

图1C相断相时电压向量图

2.2低压保险熔断

变电站低压保险熔断时，熔断相电压为零，其余两相为正常电压。与高压保险之不同在于：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。

2.3系统接地

（1）金属性接地：当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如A相)，接地相与大地同电位（电压为零），两正常相的对地电压数值上升为线电压，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等，如图2。

图2A相接地时电压向量图

（2）非金属性接地：当线路或带电设备上某点发生非金属性接地时(如A相)，接地相电压会下降，但不会为零。两正常相的对地电压数值会上升，但低于线电压。

2.4系统谐振

电力系统的铁心电感元件，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两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，拉路检查时注意电压的变化，可能就是谐振引起的。另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。谐振过电压一般不超过1.5-2倍相电压，特殊情况可高达3.5倍，持续时间十分之几秒甚至一直存在。

2.5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）当线路发生单相断相时，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）当线路发生两相断相时，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情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。

综合以上五种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。

表1中性点不接地系统故障判别表

3处理措施

3.1高压保险熔断的处理措施

（1）退出相关带电压的保护，防止保护误动（低压解列、备自投装置、低频减载等）。

（2）将TV停电，更换保险。

（3）如果具有并供条件，可以将故障TV二次断开后合上TV并列开关，检查二次电压正常后再投入退出的保护。

（4）对于TV高压保险频繁熔断现象，不得轻易试送电，必须待专业人员检查、试验正常方能送电。

3.2低压保险熔断的处理措施

（1）退出相关带电压的保护，防止保护误动（低压解列、备自投装置、低频减载等）。

（2）检查站内相关二次设备，并更换保险。

3.3系统接地故障的处理措施

（1）发生单相接地时，变电站运行人员应尽快将接地情况（预告信号、三相电压幅值、接地选线装置动作及选线）等及时向值班调度员汇报，由调度统一指挥处理。

（2）系统发生单相接地故障后，无法判断接地线路时，应采用试拉法判断接地线路，调度员应先联系重要用户后进行拉路检查，拉路检查顺序：空载线路；线路较长支线较多容易发生接地的线路；公用线路；一类重要用户；由于特殊情况已申请保供电线路。

（3）严控接地时间，规程规定不超过2个小时；拉路检查时注意母线电压的变化；当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑本站设备有接地（例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地），两条线路同时接地和谐振等原因。

（4）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，未得到相应调度员许可，禁止向线路送电。

（5）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）。

（6）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。

3.4系统谐振的处理措施

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。

3.5线路断线故障的处理措施

当判断为线路断线故障时，可通过对比线路供电功率是否明显减少、检查线路的单线电流及是否有线路出现配变缺相等来判断故障线路，再用试拉法判断故障线路。

4结语

在中性点不接地系统中，应分析各种系统电压不平衡的情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。若不能正确判断处理,将会造成设备损坏、或会因查找时间过长而耽误送电、或因判断错误导致延长故障处理时间。

参考文献

[1]陶苏东.变电运行(110kV及以下).中国电力出版社，2010.12；

[2]周详.发电厂及变电站电气设备.武汉大学出版社，2015.8；