6KV中性點不接地系統電壓不平衡的幾種現象分析

無錫友聯熱電股份有限公司 曹玉華

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6KV中性點不接地系統電壓不平衡的幾種現象分析

無錫友聯熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析了中性點不接地系統電壓不平衡的原因和應采取的措施。

【關鍵詞】中性點；不接地系統；不平衡電壓

1 前言

在無錫友聯熱電發電運行中，值班員經常發現絕緣監測裝置異常。對此，若不深入認識，將導致故障點排查時間加長，可能發生（（第二點）接地，尤其是發生電弧性間歇接地而引起網絡過電壓，可能性更大。

2 電力系統中性接地方式

目前，電網中性點接地方式主要有：[2]1）中性點不接地。2）中性點經諧振接地。3）高電阻接地。4）中電阻接地。5）經電抗器和小電阻接地。6）直接接地；友聯熱電廠用電系統單相接地電流小于5A，因此6KV采用中性點不接地方式。

3 接地保護方式

電力系統故障，85%以上是接地故障，接地故障出現的零序分量只在有電聯系的電網中流動，要求裝設保護接地。所謂零序分量就是各相的電流大小相等、方向相同，此分量在正常運行及相間短路時不會出現，只有在接地故障時才會出現，直接反應接地故障。[3]

中性點不接地或中性點經消弧線圈接地系統的接地保護，通常有兩種方式：絕緣監察裝置和零序電流保護。

繼電保護絕緣監察裝置，互感器通常采用三芯五柱，五柱的鐵芯便于零序磁通的通過，過電壓繼電器接在電壓互感器的第二個二次側開口三角形線圈上，反應零序電壓，并通過電壓繼電器反映于信號，互感器第一個二次線圈接入三個電壓表，測量系統三相對地電壓。

4 一般情況下6KV中性點電壓不平衡的原因分析

（1）接地故障，當線路或發電機定子線圈發生金屬性接地時(如A相)，A相變成地電位，中性點電位升高，UN=-Ua，B、C相對地電壓升高√3倍。

（2）PT熔斷器熔斷：友聯熱電采用三相五柱式電壓互感器構成絕緣檢查裝置，當發現A相高壓熔斷絲斷線后，A相PT測量電壓基本降到為0，另兩相電壓（57.7V）不變，三相電壓的向量和約是50V，友聯熱電副繞組過電壓繼電器整定動作值為15V，因而動作發出接地信號。當發現 A相低壓熔斷器熔斷，中央信號屏發“電壓回路斷線”告警，三相電壓的向量和為零，其它現象相同。

（3）熔斷器熔斷原因，從日常工作分析，主要原因有：1）電網參數發生改變出現鐵磁諧振。2）一次系統發生單相接地，產生弧光接地過電壓。3）二次負載過重。4）電壓互感器本身繞組絕緣降低，設備故障等。

5 解決措施分析

系統發生單相接地或其它原因使電壓互感器鐵芯飽合，導致其繞組的勵磁電流大大增加，產生諧振過電壓，是PT熔斷的主要現象，因此友聯熱電將PT接線改為4PT法，將一、二次中性點串聯一臺單相電壓互感器，熔斷情況大為改善。接線如圖1所示。

圖1 4PT正確接線圖

第一副繞組接入三個絕緣監視電壓表，監視相電壓Ua、Ub、Uc。當A相金屬性接地時，Uo＝Ua，過電壓繼電器YJ兩端有電壓大于15V，便發出接地信號，B、C相相電壓上升√3倍。絕緣監察裝置改進日，實際運行中保險熔斷情況較少發生。

圖2 三相五柱電壓互感器接線圖

6 幾種故障實例分析

6.1 JBO型擊穿保險接地產生的不平衡電壓分析

擊穿保險器是中性點不接地系統中防止高壓竄入低壓的一種保護設備，通常由兩片銅制電極夾以帶孔的云母片制成。其擊穿電壓在數百伏。如圖2所示。電壓互感器低壓側裝設JBO型擊穿保險接地，防止高電壓穿入二次回路，造成二次回路電壓升高對二次設備及人身造成傷害；同時B相B600接地設計同步系統。[1]

圖3 JBO擊穿時的電壓向量圖

如果當6KV電壓互感器低壓側JBO型擊穿保險接地時，母線單相接地光字牌亮，絕緣監視電壓Ua＝3.6kV，Ub＝0kV，Uc＝3.6kV。

處理：

1）首先檢查PT，發現B相高低壓保險均熔斷，立即進行更換，更換后Ua＝6.3kV，Ub＝0kV，Uc＝6.3kV，未消除故障；

2）依次拉合分段母聯、拉合絕緣性能較差、防雷性能較弱的出線負荷，根據運行經驗，絕緣及防雷性能弱的線路發生接地，可能是暫時性的，仍未發現接地點。

3）再次檢查變壓器、PT等設備絕緣，搖表搖測無窮大，均正常。

進行電氣回路接線分析，6KV B相B600接地設計同步系統，解決N相接地時，系統單相接地后的電壓偏移，同時，從更換熔絲前后，Ub均為零的現象，懷疑是否中性點接地。

4）再次對PT JBO檢查，發現云母片已擊穿，取下JBO后，中性點接地消除。

故障接觸后，進一步分析，B相高低壓保險更換后，Ua、Uc相相電壓升高，二次繞組的零序電流便在鐵芯中激勵起零序磁通，中性點偏移，零序磁通感應一個零序電勢Uko，Uko=-Ub，即A、C相電壓升為線電壓，B相為零，電壓向量圖如圖3。

6.2 4PT二次回路錯誤引起的不平衡電壓分析

2012年3月某天。電氣值班員發現“6kV接地”光字牌亮，三相絕緣監視電壓表平衡且均為3.6kV，值班員測量二次電壓，PT開口三角處為35V，過電壓繼電器動作正確。檢查PT無熔絲熔斷或擊穿保險故障，又依次拉合分段母聯，轉移負荷線路、設備絕緣檢查后，發現廠變進線端A相單相金屬接地，而三相絕緣監視電壓表卻未能正確反映，進行電氣回路接線分析，懷疑是否存在接線錯誤情況，經反復檢查，發現了問題所在，如圖4所示。

圖4 4PT錯誤接線圖

圖5 A 相接地時4PT電壓向量圖

三相絕緣監視電壓表誤接入互感器的二次側公共點與電壓繼電器的x’端，在日常運行中，三相電壓平衡，Ux’=0，Ua＝3.6kV，Ub＝3.6kV，Uc＝3.6kV。

當廠變進線端A相單相金屬接地時，其電壓反映錯誤，B相電壓表為b-x’的電壓，因為Ux’＝－Ua，即Vb’＝Ubx’＝Ub－Ux’＝相電壓，Vc’＝Ucx’＝Uc－Ux’＝相電壓，向量圖如圖5。故三相電壓表仍平衡，且均為相電壓，而Ux有35V左右的零序電壓，過電壓繼電器動作發出接地信號。

7 結論

由上述案列分析，電氣值班運行過程中，中性點不接地或中性點經消弧線圈接地系統的接地保護故障，因根據表計反映，同時結合實際的電氣接線回路，具體分析對待，不可機械判斷，延誤處理問題的時間，甚至擴大故障范圍。

參考文獻

[1]DL5000-2000火力發電廠設計技術規程[M].北京:中國標準出版社,2001.

[2]卓樂友.電力工程電氣設計[M].北京:中國電力出版社,2004.

[3]范紹彭.電氣運行[M].北京:中國電力出版社,2005.

曹玉華 (1981—)，男，江蘇無錫人，大學本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡介：