變電站10kV母線電壓異常現(xiàn)象處理方法

深圳供電局有限公司 518000

摘要：本文分析了10kV電壓等級(jí)電力系統(tǒng)中，幾種不同情況下10kV母線電壓的異常現(xiàn)象原因及處理方法，提高變電運(yùn)行可靠性。

關(guān)健詞：電壓異常；原因分析；處理方法；

10kV母線電壓異常的原因有很多種情況，大致有如下幾種情況：一、電網(wǎng)三相對(duì)地電壓不對(duì)稱，也即系統(tǒng)內(nèi)接地故障、線路斷線；二、電網(wǎng)三相對(duì)地電容不對(duì)稱；三、鐵磁諧振及分頻諧振；四、10kV母線PT高壓熔斷器一相或多相熔斷；五、10kV母線PT二次熔斷器一相或多相熔斷；六、PT本身故障時(shí)；七、10kV母線接地。在這里分別對(duì)這幾種情況進(jìn)行分析。

一、電網(wǎng)三相對(duì)地電壓不對(duì)稱，也即系統(tǒng)內(nèi)單相接地或線路斷線故障：

在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中，部分電網(wǎng)是采用交流絕緣監(jiān)視裝置對(duì)接地情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其接線圖如圖1所示：

圖1 交流絕緣監(jiān)視裝置回路圖

這種裝置可以測(cè)量每相對(duì)地電壓，反映電網(wǎng)對(duì)地絕緣情況。若三相對(duì)地電壓不對(duì)稱，中性點(diǎn)對(duì)地有位移電壓U0時(shí)，不對(duì)稱狀況由低壓星形繞組所接表計(jì)顯示，開(kāi)口三角繞組按變比關(guān)系反映位移電壓值，只要這個(gè)位移電壓值超過(guò)使電壓繼電器kV的動(dòng)作整定值，kV就會(huì)發(fā)出“接地”信號(hào)。kV的動(dòng)作整定值，一般在15-30V，也就是對(duì)于10kV電網(wǎng)當(dāng)中性點(diǎn)位移電壓達(dá)0.9-1.8KV時(shí)，kV就會(huì)動(dòng)作發(fā)出“接地”信號(hào)。

二、電網(wǎng)三相對(duì)地電容不對(duì)稱：

當(dāng)電網(wǎng)三相電源電壓平衡，而絕緣又未破壞的情況下，由于三相電容不相等也可產(chǎn)生零序電壓，而在三相對(duì)地不平衡達(dá)到某一程度時(shí)，就會(huì)引起接地保護(hù)動(dòng)作。即出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象，開(kāi)口三角繞組電壓值小于100V且指示不穩(wěn)定。

常見(jiàn)的情況有：

1）架空導(dǎo)線不對(duì)稱排列所造成。

2）使用RW型跌落開(kāi)關(guān)控制長(zhǎng)線路時(shí)，由于開(kāi)關(guān)的不同時(shí)性，造成三相對(duì)地電容短時(shí)間內(nèi)極度不平衡，導(dǎo)致裝置短時(shí)出現(xiàn)“虛幻接地”信號(hào)，這種情況與斷線相似。

3）變電所空載充電，由于10kV母線對(duì)地電容不對(duì)稱，致使裝置發(fā)“虛幻接地”信號(hào)。這就很好地解釋了在新變電站啟動(dòng)投產(chǎn)或充10kV空母線時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接地現(xiàn)象，但再投入一條線路時(shí)，接地信號(hào)又消失的現(xiàn)象。

處理方法：1）對(duì)稱排列架空導(dǎo)線；2）避免使用RW型跌落開(kāi)關(guān)控制長(zhǎng)線路；3）利用“偏置電容法”測(cè)量法測(cè)量10kV線路中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)每相對(duì)地電容，并采用適當(dāng)措施調(diào)整各相對(duì)地電容值。

三、鐵磁諧振及分頻諧振：

1、鐵磁諧振：

鐵磁諧振現(xiàn)象：三相電壓不平衡，一或兩相電壓升高超過(guò)線電壓。

產(chǎn)生原因：當(dāng)系統(tǒng)安裝的PT伏安特性較差時(shí)，系統(tǒng)電壓升高，通過(guò)PT鐵芯的勵(lì)磁電流超過(guò)額定勵(lì)磁電流，使鐵芯飽和，電感呈現(xiàn)非線性，它與系統(tǒng)的電容構(gòu)成振蕩回路后可激發(fā)為鐵磁諧振過(guò)電壓。

處理方法：改變系統(tǒng)參數(shù)。1）斷開(kāi)充電斷路器，改變運(yùn)行方式；2）投入母線上的線路，改變運(yùn)行方式；3）投入母線上的站用變；4）將PT開(kāi)口三角短接；5）投、切電容器或電抗器。

2、分頻諧振

分頻諧振現(xiàn)象：三相電壓同時(shí)升高，表計(jì)有節(jié)奏地?cái)[動(dòng)，電壓互感器內(nèi)發(fā)出異音，開(kāi)口三角繞組電壓值大于或小于100V。

產(chǎn)生原因：電壓互感器是一種鐵磁元件，它在正常情況下不飽和。若線路發(fā)生瞬間的弧光接地或斷路器的突然合閘時(shí)，電壓瞬間升高導(dǎo)致互感器趨于飽和，其電感急劇減小，如果1/ωL>ωC，則中性點(diǎn)位移電壓明顯上升。當(dāng)三相回路的自振頻率接近電源頻率時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致中性點(diǎn)位移電壓急劇上升。反映到互感器的開(kāi)口三角上，就會(huì)出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象。

處理方法：1）立即恢復(fù)原系統(tǒng)或投入備用消弧線圈；2）投入或斷開(kāi)空線路，事先進(jìn)行驗(yàn)算；3）將PT開(kāi)口三角繞組經(jīng)電阻短接或直接短接3秒至5秒；4）投入消諧裝置。

四、10kV PT高壓熔斷器熔斷：

帶絕緣監(jiān)視電壓互感器的網(wǎng)絡(luò)在正常運(yùn)行時(shí)，若三相對(duì)地電容和互感器三相電感分別相等，則Uod=0。若因雷擊、鐵磁諧振及短路使電壓互感器高壓熔斷器熔斷，裝置也會(huì)發(fā)出“接地”的信號(hào)。

1、若A相高壓熔斷器熔斷，顯然，電壓互感器一次端子上只有兩相電壓。無(wú)疑，熔斷器完好的兩相及其相間電壓是正常的。然而，熔斷器熔斷相的電壓指示也不為0，只是比正常值小的多。如電網(wǎng)的對(duì)地電容較大，其相量圖如圖5所示，開(kāi)口三角處的電壓會(huì)進(jìn)一步降低，甚至低于“kV”的整定值，致使“kV”動(dòng)作，發(fā)出“虛幻接地”信號(hào)。

總的來(lái)說(shuō)，高壓或低壓一相熔斷器熔斷，則它所接的電壓表指示要降低，至于降低多少則根據(jù)TV負(fù)載和電網(wǎng)線路電容不同而有所差異。為了便于分析現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，各變電所可進(jìn)行實(shí)測(cè)。熔斷器未熔斷相的電壓表計(jì)指示不會(huì)升高。如表1所示：

圖5 10kV PT A相高壓熔斷器熔斷相量圖

表1 10kV一相、兩相高壓熔斷器熔斷時(shí)的各相電壓情況

故障性質(zhì)相別

ABCABBCCA

C相接地時(shí)線電壓線電壓0正常正常正常

C相高壓熔斷器熔斷相電壓相電壓降低正常降低降低

AB相高壓熔斷器熔斷降低降低正常0降低降低

2、若電壓互感器高壓熔斷器熔斷兩相時(shí)，非熔斷相電壓表指示不變，熔斷的兩相相電壓很小或接近于零，熔斷器熔斷的兩相線電壓為零，其它線電壓降低，但不為零。此時(shí)在開(kāi)口三角上的電壓也可能使“kV”動(dòng)作發(fā)出“虛幻接地”信號(hào)。利用非熔斷相對(duì)地電壓不變的特點(diǎn)就可以和上述接地故障相區(qū)別。

低壓熔斷器熔斷兩相時(shí)，則熔斷的兩相相電壓降低很多，但不為零；未熔斷的一相電壓正常。熔斷器熔斷的兩相間電壓即線電壓為零，其它線電壓降低，但不為零。如表1所示。

高壓熔斷器熔斷與線路斷線相似

根據(jù)研究，可以把電壓互感器熔斷器熔斷的原因概括為兩類：一類是非諧振引起的，另一類是由于諧振引起的。

1、非諧振熔斷器熔斷：

1）單相接地瞬間可使電壓互感器鐵芯過(guò)飽和，勵(lì)磁電流急劇增加，導(dǎo)致高壓側(cè)熔斷器熔斷。

2）單相接地消失瞬間，如果系統(tǒng)很大，這時(shí)系統(tǒng)對(duì)地容抗較小，粗略估計(jì)放電電流達(dá)電壓互感器勵(lì)磁電流的32倍，如此大的電流將使電壓互感器鐵芯飽和。在三相正序電壓作用下，導(dǎo)致高壓熔斷器熔斷，這種不屬于諧波諧振引起的高壓熔斷器熔斷，在電壓互感器開(kāi)口三角繞組并聯(lián)電阻的措施是不起作用的。

2、諧振熔斷熔斷器：

1）電磁式電壓互感器鐵芯飽和引起的鐵磁諧振過(guò)電壓。由上所述，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)單相接地消失后，有可能使系統(tǒng)對(duì)地電容與