某某變電站消諧器引起10kVⅡ段母線電壓異常分析

◎劉景莉

通過變電站消諧器引起母線電壓不平衡的實例，進行了分析，提出了具體的解決對策。

一、運行方式

某某變電站110kV系統采用內橋接線方式，110kV1號線路504供#2主變負荷，110kV2號線路502線路熱備用作為110kV備自投；#2主變中性點刀閘5X26斷開；35kV 1號線路412及4×24TV、#2站用變運行于35kVⅡ母，通過母聯400斷路器帶35kVⅠ母TV運行；320斷路器供10kVⅡ段單母線運行，300斷路器斷開，10kVⅡ段母線帶10kV 1號線路322、10kV 2號線路334、10kV 3 號線路 336、10kV 4 號線路338、10kV 5 號線路 342、10kV 6 號線路344、10kV 7 號線路 346、10kV 8 號線路348共8條線路及301#1站用變、3×24TV運行，326、328電容器組熱備用；天氣：晴。

二、事件經過

2016年09月04日03時10分，值班人員接到監控中心通知“某某變電站10kV母線電壓異常”；3：40值班人員到達某某變電站；4：08分經過現場檢查測量匯報監控中心及配調、地調：“10kVⅡ母頻發母線電壓越上線告警信號，經現場檢查相關一次設備外觀未發現明顯異常，二次設備運行正常，后臺機10KVⅡ母電壓Ua 5.9kV、Ub 7.0kV、Uc 5.4kV，現場萬用表實測二次電壓為 A相 58.6V、B相 70.2V、C相 54V，B相電壓明顯偏高”。經詢問監控中心，之前調度已將10kV所有線路全部拉開，電壓依然異常。

三、處理過程

9月04日中午值班員接調度通知倒閘操作到達某某變電站，20：05進行10kV3×24TV停電前方式調整：320斷路器斷開，10kV負荷倒由338線路供，此時詢問監控對側變10kV母線電壓平衡，某某變電站10kV母線電壓還是異常：此時后臺機顯示10kVⅡ段母線電壓依然不平衡：Ua 5.9kV、Ub 6.6kV、Uc 5.5kV、Uab 10.7kV；20：48操作10kV3×24TV由運行轉檢修；21：40辦理3×24TV檢修工作許可后，一次檢修班工作人員檢查隔離小車內三相高壓熔斷器、避雷器、TV、消諧器、連接線等一次設備無異常；二次人員測量二次回路絕緣無異常、接線正確；高試班人員對3×24TV進行絕緣電阻及變比試驗合格，修試人員作出“3X24TV間隔合格，可以運行”的結論，并匯報調度部門；22：57操作3×24TV由檢修轉運行；23：29進行10kV3×24TV復電后的方式調整。此時后臺機顯示10kVⅡ段母線電壓依然不平衡：Ua 6.0kV、Ub 6.4kV、Uc 5.7kV、Uab 10.7kV；9 月 05 日9：16進行樹某某變電站10kV3×24TV停電前方式調整：320斷路器斷開，10kV負荷倒由樹雅線 342 供；09：57 10kV3×24TV由運行轉檢修；辦理工作許可手續后檢修人員退出3×24TV消諧器運行；11：28操作3×24TV由檢修轉運行，此時320斷路器在斷開位置，檢查后臺機10kVⅡ母線電壓平衡：Ua 6.0kV、Ub 6.0kV、Uc 6.0kV、Uab 10.7kV；13：56操作 10kV3×24TV 復電前的方式調整；10kV母線恢復正常運行方式后再次檢查母線電壓正常。

四、原因分析

根據實際經驗分析，引起10kV母線三相電不平衡原因有以下幾種：變電設備內部老化；單相接地（電力線路斷線；外來物件搭掛在電力配電線路上；設備絕緣老化擊穿；瓷瓶、避雷器擊穿等）；電壓互感器二次回路斷線（二次回路接頭松動、開路、切換回路接觸不良；一、二次保險器熔絲熔斷等）；內部過電壓（可分為操作過電壓和諧振過電壓）；三相負荷分配不均；線路分段跌落開關熔絲熔斷；空載主變或線路對地電容不平衡等。

9月4日晚調度對于母線電壓不平衡的處理是拉開所有母線上的負荷，只保留3×24TV在母線上運行；同時根據某某變電站10kVⅡ段母線電壓不平衡時后臺機顯示電壓穩定在 Ua 5.9kV、Ub 7.0kV、Uc 5.4kV，無接地告警信號，表現為一相電壓升高、一相正常、另外一相電壓降低；通過運行方式及電壓情況可以排除10kV線路接地、斷線及TV高壓熔斷器熔斷、諧振、三相負荷不平衡等故障。故障間隔可判斷為3×24TV間隔。通過對3×24TV間隔停電檢查排除高壓熔斷器、避雷器、TV本身故障，因當時未做TV伏安特性試驗，所以故障可能存在于3×24TV及消諧器上。

9月5日將3×24TV間隔轉檢修，退出消諧器后恢復送電，此時10kV母線電壓恢復正常，由此可以得出是消諧器引起此次某某變電站10kV母線電壓不平衡的原因。

拉出TV柜將消諧器進行短接，送電顯示三相相電壓恢復正常，那么消諧器引起此次某某變電站10kV母線電壓不平衡的原因有以下三點。

1.產生三相不平衡的原因是由于額定電壓下空載電流不一樣、消諧器產生電壓降與各相電壓互感器電抗值會重新分配，因而三相電壓互感器勵磁特性不同。所以電磁式電壓互感器在安裝了一次消諧器后，電磁式電壓互感器開口三角兩端電壓會升高很多，同時三相電壓也會出現不平衡。

2.三只互感器的勵磁電流差別較大，三只互感器一次繞阻中性點通過消諧器接地時，其中性點偏移了原直接接地時的中性點，產生了中性點位移電壓，從而導致三相電壓不平衡。

3.某某變3×24TV經查修試記錄，三相TV同廠家、同型號且每相均未進行過更換，可能伏安特性完全相同，但仍會有一定的3次諧波電流通過中性點消諧電阻，在消諧電阻上產生一定的3次諧波電壓。而流過消諧器的電流在消諧器上會產生一個電壓，由于這個電壓的產生，導致中性點不在零位，發生偏移，從而出現三相電壓不平衡的現象。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，二次側三相電壓越不平衡。

五、防范措施

1.在二次側發生三相電壓不平衡現象時，通常用以下方法查找判斷：（1）運行人員應能根據母線電壓情況初步判斷三相電不平衡的原因。（2）用萬用表測量TV二次側開口三角兩端的電壓（若此電壓大于5V，則用萬用表測頻檔測量開口三角兩端的電壓）：若此電壓頻率是50 Hz，則是由于三相TV伏安特性差別過大造成的；若電壓頻率為150 Hz，則是由于TV勵磁電流中的三次諧波電流過大造成的。（3）做消諧器的伏安特性試驗，特別是應用中的老式的消諧器。由于老式消諧器通流容量只有250 mA，而TV高壓熔斷器一般為0.5 A，這樣可能導致大電流流過時消諧器先于TV而燒毀，而燒斷時可能導致TV中性點不接地及其他事故。

2.如果諧波發生的頻率不是很多很頻繁的就可以考慮不加一次消諧器。

3.盡量選用勵磁電流小（一次繞組）的TV。

4.盡量選用3只伏安特性基本一致的TV組成一組。

5.在開口三角兩端安裝與消諧器配套的二次產品“三次諧波限制器”以限制消除勵磁電流中的3次諧波的影響。

6.為了減少電磁式電壓互感器勵磁電流和諧振在消諧電阻上產生的電壓，須通過消諧器測試儀嚴格控制消諧器的伏安特性；建議在計劃檢修時增加老式消諧器伏安特性試驗。