一起10kV母線電壓不平衡的原因分析

摘 要 本文針對一所35kV變電站10kV系統發生接地后出現的三相電壓不平衡現象，通過對電壓互感器和消諧器的試驗及原理分析，找到主要原因，得出此次電壓不平衡主要是由消諧器和電壓互感器共同引起的結論。其位移電壓的大小與電壓互感器勵磁特性的好壞、三相YH勵磁電流的一致性及消諧器電阻值的大小有很大的關系，并提出解決對策，為正確判斷電壓不平衡的原因提供了參考。

關鍵詞 母線電壓不平衡 電壓互感器 消諧器

電力系統三相電壓平衡是電能質量的主要指標之一，但是中性點不接地系統經常會出現電壓不平衡的情況，產生電壓不平衡現象的原因有很多，單相接地、電壓互感器保險熔斷、鐵磁諧振、負載不平衡等都可能會引起電壓不平衡的現象，如果不能正確判斷，必然會影響設備的穩定運行，甚至擴大事故。以下就公司系統內曾發生過的一起電壓不平衡的事件原因進行分析探討。

一、故障情況

安康供電公司所屬一座35kV變電站10kV系統發生接地，在接地持續兩小時，故障排除后，10kVⅡ母電壓出現不平衡異常情況，A相電壓為7.3kV、B相電壓為5.4kV、C相電壓為5.7kV。

二、現場檢查及試驗

在對10kVⅡ母YH停電后，檢修人員到達現場，對YH進行檢查。該YH型號為：JDZX9-10，絕緣水平：12/42/75kV，額定電壓：10000/√3/100/√3/100/√3/100/3V，陜西陜開互感器有限責任公司，2011年1月生產，2011年4月投運。YH一次繞組末端中性點處串聯消諧器。

（一）外觀檢查

第一，YH三相表面正常，無燒灼、裂紋等情況。

第二，消諧器與中線點連接的螺桿絲口存在滑絲，YH中性點與消諧器連接不緊固。

第三，外觀檢查消諧器閥片之間結構松散。

（二）試驗項目及數據

第一，YH絕緣電阻：A相：10000 MΩ，B相：10000 MΩ，C相：10000 MΩ。

第二，YH一次直阻：A相：515.1Ω，B相：515Ω，C相：524Ω。

第三，YH勵磁特性試驗。

第四，消諧器試驗：電阻測試為100 MΩ。（根據廠家說明書正常的消諧器電阻應為kΩ級別）。

（三）試驗數據分析

從以上試驗數據分析，可以得出以下結論：

第一，YH主絕緣良好，一次直流電阻無異常，在1.9倍的相電壓下（二次側110V），三相YH都未飽和，勵磁電流都不大，折算到一次側分別是8.7mA、9.6 mA、9 mA，勵磁特性較好。A、B相YH勵磁特性相近，C相YH與A、B相相比勵磁特性有差異。

第二，消諧器電阻過大（正常為200kΩ左右），閥片散開。

結論：YH運行情況良好，無絕緣損壞、匝間短路等情況；消諧器損壞。

（四）處理過程

首先對中性點消諧器進行更換。將35kV高橋變電站10kVⅡ母YH中性點消諧器更換為LXQ（D）Ⅲ-10型，電阻為300kΩ。

更換后恢復10kVⅡ母YH運行（帶消諧器投入）。后臺機顯示的10kVⅡ母電壓為A相：6.48kV、B相：6.19kV、C相：5.92kV，用萬用表測得的二次電壓為A相：65V、B相：62V、C相：59V，開口三角形電壓7.03V，線電壓UAB：108V、UBC：107V、UCA：107V。由以上數據可以看出：10kVⅡ母三相線電壓基本平衡，相電壓不平衡現象得到緩解，但仍然有不平衡現象。在申請10kVⅡ母YH停電后，將一次側的消諧器與中性點連接打開，使三只YH中性點直接接地后，10kVⅡ母YH重新帶電。一次電壓為A相：6.2kV、B相：6.2kV、C相：6.2kV，二次電壓為A相：63V、B相：62V、C相：62V，開口三角形電壓為0V，可見此時10kV Ⅱ母三相電壓已基本平衡。

由此可見：三相YH一次繞組中性點經消諧器接地會產生中性點位移電壓。

三、中性點產生位移電壓原因分析

（一）消諧器原理

消諧器是安裝在YH一次繞組星形接線中性點與地之間的高容量非線性電阻器，起消諧與限流的作用。從消諧、抑制涌流的角度考慮，消諧器的阻值越大越好。但是消諧器阻值過大，在通流時消諧器上會產生一個高電壓，此電壓可能會燒毀消諧器，并且會傷害YH高壓尾的絕緣水平。

（二）YH的勵磁特性

由于電磁式YH勵磁特性具有非線性特征，當一次繞組接入電壓所產生的磁通超過飽和點時，繞組中勵磁電流發生變化，當有一定的電流通過消諧電阻，此時中性點位移電壓為消諧器電阻上產生電壓。

（三）YH和消諧器對中性點位移電壓的影響

若三只YH的勵磁特性相差較大，就相當于三相不對稱負載，那么流過中性點的三相勵磁電流就不為0，在消諧器上將會產生較大的疊加電壓。此時中性點位移電壓等于此疊加電壓（且消諧器電阻越大，此疊加電壓越大），零序電壓加在正序的電源電壓上，造成三相電壓不平衡。

通過以上三個方面的分析，可以得出：當三相YH勵磁特性不同時，中性點會有勵磁電流，在通過相等的勵磁電流時，消諧器的電阻值越大，中性點電壓偏移越嚴重，三相電壓越不平衡。

四、結語

第一，該變電站10kV母線接地故障處理后，10kVⅡ母出現電壓不平衡的現象，是由于消諧器與YH中性點未連接好，中性點與地之間電阻增大，在系統發生單相接地故障后，消諧器由于電阻增大，通流能力降低，大電流流過時消諧器燒毀導致中性點不接地，造成中性點位移嚴重。

第二，10kVⅡ母更換消諧器后，仍然存在三相電壓不平衡現象，由10kVⅡ母YH試驗數據可以看出，額定電壓下（二次側60V），A、B、C三相勵磁電流換算到一次側分別是2.4mA、3.7mA、2.5mA，B相與A、C相勵磁特性有差別，大于規程要求的30%。運行中，三相YH勵磁電流疊加不為0，在消諧器電阻上將產生電壓，引起中性點偏移，使母線電壓不平衡。

由此可見：此起電壓不平衡主要是由消諧器和電壓互感器引起，其位移電壓的大小與電壓互感器勵磁特性的好壞、三相YH勵磁電流的一致性及消諧器電阻值的大小有很大的關系。

（作者單位為國網安康供電公司）

[作者簡介：郭曉艷（1977—），女，陜西白河人，本科，工程師，主要研究方向：高壓電氣試驗。]

參考文獻

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