电力系统常见电压异常分析及处理

电力系统常见电压异常分析及处理

宗艳1 ,白丽娜2

1.国网沧州供电公司，河北 沧州 061000

2.国网邢台供电公司，河北邢台 054000

摘要:电力系统运行过程中，经常发生电压异常的情况。电压降低、过电压均会影响电力系统安全稳定运行，因此及时发现识别电压异常及其原因，并采取正确的措施进行处理至关重要。本文对小电流接地系统单相接地、电压互感器一、二次熔丝熔断、线路断线、系统谐振等引发的电压异常进行了分析，并给出了相的处置措施。

关键词：电力系统；电压异常；单相接地；断线；谐振；

前言

电力系统在运行过程中，常常出现电压异常的情况，主要表现为电压的降低和升高。电压异常可能造成一次设备绝缘损坏、继电保护等二次设备保护拒动等问题，需要重视。常见的引发电压异常的情况有小电流接地系统单相接地、电压互感器一、二次熔丝熔断、一次线路断线、电力系统谐振等原因。

一、小电流接地系统单相接地

电力系统按接地方式分为大电流接地系统和小电流接地系统。大电流接地系统包括直接接地、小电阻接地系统等。

小电流接地系统是指中性点不接地或经消弧线圈和高阻抗接地的三相系统，又称中性点间接接地系统。

在我国，系统零序电抗与正序电抗比值大于4~5的系统为小电流接地系统。在美国和西欧，零序电抗与正序电抗比值大于3为小电流接地系统。一般110kV及以上系统为大电流接地系统；35kV及以下为小电流接地系统。

小电流接地系统单相接地是一种常见故障。当小电流接地系统发生单相接地时，接地相的相电压降低或变为0V，其他两相相电压升高。接地相没有故障电流。因此，单相接地故障时，允许系统运行1-2小时。但系统单相接地时，另外两相对地电压升高，最高升高为线电压容易造成设备绝缘损坏，继而发生两相短路、三相短路等。同时接地故障点产生电弧，可能烧坏设备，发展成相间或三相故障。单相接地可能引发串联谐振，造成谐振过电压，影响设备安全稳定运行。在现实中，曾发生系统发生单相接地后，其他线路电缆头或变压器绝缘击穿，从而导致多条线路跳闸的情况。因此，小电流接地系统发生单相接地故障时，及时判断及找出接地点对系统的安全稳定运行有重要的意义。查找接地，一般通过人工拉路结合接地故障选线等辅助设备开展。

二、电压互感器一、二次熔丝熔断

电压互感器简称PT，是用来进行电压变换的设备。是由铁心、一次绕组、二次绕组、绝缘材料组成的。一般利用电磁感应定律原理，实现电压的变换，将一次高电压转换为额定相电压为57.7V的二次电压，为继电保护和测控装置、计量表计等提供电压。电压互感器可分为很多种类。按相数分，可分为单相和三相电压互感器。按绝缘方式分为干式、浇注式、油浸式和充气式。按工作原理分，可分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器和电子式电压互感器。电压互感器分别配置一、二次熔丝。

电压互感器的一、二次熔丝熔断是常见的设备缺陷。不管一次还是二次熔丝熔断，都将造成电压异常，造成相关保护复压闭锁功能开放，距离保护退出、功率、电量计算不准确等，对系统安全稳定运行有着很大影响。

当电压互感器二次熔丝熔断时，熔丝熔断的相电压为零，另外两相电压正常。电流没有变化。

当电压互感器一次熔丝熔断时，熔丝熔断的相电压降低，另外两相电压有所降低。电流没有变化。

三、一次线路断线

一次线路是正常供电的必要设备。线路运行环境复杂，容易受外力破坏、设计安装不合理、恶劣天气等影响发生故障。线路断线时，断线的相电压将有所升高，另外两相相电压有所降低，同时 ，如果断线前，线路带有负荷，断线的相电流将变为零。2015年3月21日，何东站35kV进线B相电流由45A变为0,同时35kV母线电压发生变动，A相电压变为18.3千伏，B相电压变为23.5千伏，C相电压变为18.7千伏。调度值班人员判定为线路断线。经检查，何东站35千伏进线B相因吊车碰线发生断线。

四、电力系统谐振

电力系统谐振是指由于电力系统中的电感和电容，在特定参数情况下，引发谐振。谐振一般会引起谐振过电压。过电压时，电压水平较高，持续时间长，有可能造成设备绝缘损害，导致故障发生，对系统安全稳定运行造成严重影响。

常见的造成谐振过电压主要有以下几种情况：一是系统发生断线等故障，可能引发铁磁谐振过电压；二是中性点不接地系统中，电压互感器为铁磁式电压互感器，用变压器对母线充电时，电压互感器与各相母线对地电容之间形成谐振回路，产生谐振过电压；三是中性点不接地系统中，线路单相接地、配电变压器高压线圈接地故障，可能引起谐振过电压。

谐振过电压可能表现为一相或两相电压升高，也可能表现为三相电压升高。电力系统长可能发生不同频率的谐振，通常可分为基频谐振、分频谐振和高频谐振。当系统发生基波频谐振时，一相电压低但不为零，两相电压升高超过线电压；或两相电压低，但不为零，一相电压升高，超过线电压。

小电流接地系统发生谐振过电压时，系统可能发接地信号。一相电压升高的情况与小电流系统单相接地类似，但有不同。当系统发生分频谐振时，由于频差，三相电压轮流升高、出现低频摆动，并超过线电压；当系统发生高频谐振时，可能三相电压同时升高，并远超线电压；也可能一相电压升高，超过线电压，另外两相电压降低。

小电流接地系统发生单相接地故障时，其中一相电压降低或将为零，另外两相电压升高，最高可到达到线电压。系统发生谐振时，也可能造成系统发接地信号，一相电压降低，另外两相电压升高。二者主要区别在于升高的两相相电压数值是否超过线电压。当升高的两相相电压数值超过线电压时，系统发生了谐振。在小电流接地系统中，单相接地可能引发系统谐振。当系统谐振和单相接地同时发生时，应先处理系统谐振。

分频谐振容易造成电压互感器爆炸；基频谐振及高频谐振时，过电压水平较高，容易造成设备绝缘损坏。

谐振会给破坏电流系统运行稳定，损坏电力设备，造成严重后果，因此专业人员应能熟练识别谐振并及时处理。

处理谐振时，应先清楚引起谐振的原因，主要通过改变电网参数等方式，消除谐振。操作过程中或操作后产生的谐振，可首先恢复到操作前运行状态，待查明确切原因或采取相应措施后，再进行操作。母线充电后，产生谐振，可通过试送线路或拉合电容器改变电网参数，消除谐振。如果线路单相接地引发的谐振，可通过拉合分段开关或投退电容器等，改变参数，消除谐振。等谐振消除后，再处理线路单相接地。

五、结语

小电流接地系统单相接地、电压互感器一、二次熔丝熔断、线路断线、系统谐振等均会引起电压异常。它们之间具有共性和特性，在运行中，应注意区分，及时正确处置。

参考文献

[1]郝治国.小电流接地系统单相故障定位方法综述.智慧电力,2008,(08):1-5.

[2]郑罡.基于注入法的小电流接地系统单相接地故障定位方法.山东大学,2007(12):169-170.

[3]栗赛男.电力系统继电保护二次回路检修问题及对策[J].冶金管理,2021(03):195-196.