35KV及以下小電流接地系統(tǒng)發(fā)生電壓不平衡原因分析

馬園林

【摘 要】電壓不平衡是電力系統(tǒng)常見的一種現象，單相間歇、直接接地，線路斷線，母線PT熔絲熔斷，諧振過電莊等故障的發(fā)生均會造成電壓不平衡現象的發(fā)生。但故障反映表征的多樣性給值班調度員明確判斷電太不平衡原因帶來了一定的困難，分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過電壓等常見故障情況的不同表征詳細進行歸類分析，供調系統(tǒng)運行人員交流。

【關鍵詞】電力系統(tǒng)；電弧過電壓；諧振

0.引言

在35KV及以下中性點不接地系統(tǒng)中，當發(fā)生單相接地后，允許維持一定的時間，一般為2h不至于引起用戶斷電。但隨著中低壓電網的擴大，中低壓架空導線及電纜出線回路數增多、線路增長，中低壓電網對地電容電流亦大幅度增加，當發(fā)生單相接地時，接地電弧不能自動熄滅而產生電弧過電壓，一般為3～5倍相電壓甚至更高，致使電網中絕緣薄弱的地方放電擊穿，最終發(fā)展為相間短路造成設備損壞和停電事故。最近從本地區(qū)電網發(fā)生的電壓不平衡來看，電壓異常波動基本發(fā)生在因天氣刮風或設備原因造成的某處單相間歇或直接接地或斷線時，為了使調度員在系統(tǒng)發(fā)生電壓波動時能夠明確區(qū)分故障類型，及時處理故障，保障電網安全運行，下面分別就接地、線路斷線、PT熔絲熔斷、諧振過電壓等故障情況的不同表征詳細進行歸類分析，以供交流。

1.接地故障

一相金屬接地時，相電壓特征是一相電壓為零，其他兩相電壓升高至線電壓。結果判斷為：一相金屬性接地后正常的電壓變化，電壓為零相是接地相。一相非金屬（經過渡電阻）接地時，相電壓特征是一相（或兩相）電壓低，但不為零；另兩相（或一相）電壓高，近似線電壓，隨著過渡電阻的變化，各相電壓發(fā)生較大幅度的波動，有時超過線電壓。非接地的兩相電壓一般不相等。結果判斷為：隨著電阻變化，產生電壓波動時帶有接地過電壓，這種情況往往是最高電壓相的下一相（按正相序排列）為接地故障相。由斷路器送電發(fā)出接地信號，相電壓特征是三相電壓瞬間波動，瞬間發(fā)接地信號。電壓瞬間變化情況和一相斷相或兩相斷相的電壓情況相同。結果判斷為：由于斷路器三相接觸不同期而造成的三相線路不能同時帶電，使中性點產生位移。

2.線路斷線

一相斷相時，如一相線路斷線或線路跌落斷路器掉閘時，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時發(fā)出接地信號。斷線相電壓和中性點電壓升高，非斷線兩相電壓相等且降低，供電功率減少。結果判斷為：三相對地電容電流不對稱，通過非斷相的兩相電壓相等和供電功率明顯減少這兩個特點，來區(qū)別接地故障和線路斷相故障。兩相斷相，如兩相線路斷線或線路跌落熔斷器兩相掉閘時，相電壓特征是三相電壓不平衡，有時發(fā)出接地信號。非斷線相電壓降低，斷線兩相電壓升高，當兩相斷線較長時，中性點電壓也會使交流監(jiān)視裝置發(fā)出接地信號。供電功率明顯減少。結果判斷為：由于三相對地電容電流不對稱造成。這種兩相斷相的電壓情況與金屬性接地的電壓情況相同。

3.單相接地與斷線的區(qū)別

單相接地雖引起三相電壓不平衡，但線電壓值不改變。單相接地又分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。金屬性接地接地相電壓為零，其他兩相電壓升高1.732倍；非金屬性接地接地相電壓不為零，而是降低為某一數值，其他兩相升高不到1.732倍。斷線不但引起三相電壓不平衡，也引起線電壓值改變。上一電壓等級線路一相斷線時，下一電壓等級的電壓表現為三個相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但接近；本級線路斷線時，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。

4.母線PT熔絲熔斷

PT一相一次熔絲熔斷時，電壓特征為一相電壓大幅度降低，其他兩相電壓有不同程度的降低。PT一相二次熔絲熔斷時，現象為中央信號警鈴響，打出“電壓互感器斷線”光字牌，一相電壓為零，另外兩相電壓正常。

5.諧振過電壓

諧振引起的二相電壓不平衡有兩種：一種是基頻諧振，特征類似于單相接地，即一相電壓降低，另兩相電壓升高；另一種是分頻諧振或高頻諧振，特征是三相電壓同時升高。當相電壓特征是一相電壓低，但不為零，兩相電壓升高，超過線電壓，表針打到頭；或兩相電壓低但不為零，一相電壓高，表針打到表頭。結果判斷為：有基波諧振，產生諧振過電壓，電壓最低相為接地相。當相電壓特征是三相電壓依次輪流升高，并超過線電壓（不超過兩倍相電壓），表針打到頭，三相電壓表指針在相同范圍內低頻擺動。結果判斷為：有分頻諧振，產生諧振過電壓。

6.結語

當電網電壓發(fā)生波動時，調度員應先根據電壓波動的規(guī)律判斷故障類型。當只帶電壓互感器的空載母線產生電壓互感器基波諧振時，需要立即投入一個備用設備，改變網絡參數，消除諧振。由于分頻諧振多是由于發(fā)生單相接地激發(fā)，所以在排除基波諧振的可能后，調度員應按照常規(guī)原則進行線路的接地選拉，找出接地或斷線的故障相，斷開故障線路。如電壓仍然波動異常，則調度員應立即解列并網小電廠，調整運行方式，分隔故障范圍，破壞諧振條件，消除諧振過電壓后，待電壓正常后再行恢復電廠并網及正常運行方式。