淺析配電變壓器中性點(diǎn)斷線的危害及預(yù)防

邢慧敏

摘要：在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器是重要的配電設(shè)備，承擔(dān)著電壓轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵任務(wù)。一旦變壓器中性點(diǎn)斷線，將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成較為嚴(yán)重的影響。本文在簡(jiǎn)單分析配電變壓器中性點(diǎn)斷線危害的基礎(chǔ)上，對(duì)配電變壓器中性點(diǎn)斷線的預(yù)防策略進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：變壓器；中性點(diǎn)；斷線

1 配電變壓器中性點(diǎn)斷線的危害分析

配電變壓器接地線斷線是由多種原因引起的，例如：配網(wǎng)施工技術(shù)低下、運(yùn)維工作不到位、非法竊電現(xiàn)象、外力破壞等，接地線斷線將導(dǎo)致多方面的故障問(wèn)題，對(duì)整個(gè)配網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)不良影響。

分析接地線斷線的危害并采取科學(xué)的防范措施與解決對(duì)策，對(duì)于整個(gè)配網(wǎng)都具有十分重要的意義。常見(jiàn)的配電變壓器中性點(diǎn)接地工作原理如圖1所示。配電變壓器中性點(diǎn)斷線將會(huì)給配電變壓器的正常工作帶來(lái)嚴(yán)重的影響，并給配電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，增加配電的實(shí)際成本。具體來(lái)說(shuō)，配電變壓器中性點(diǎn)斷線帶來(lái)的危害有以下幾點(diǎn)。

1.1 中性點(diǎn)電壓偏移

在配電變壓器中性點(diǎn)正常接地的情況下，接地的電阻是非常小的，可以近似看為0Ω，中性點(diǎn)的電壓也和大地的電壓相同，從而良好的保證了變壓器運(yùn)行的安全性。而一旦配電變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)斷線的情況，則中性點(diǎn)的接地電阻將趨近于正無(wú)窮大，如果此時(shí)線路中的三相負(fù)載處于不平衡的狀態(tài)，還會(huì)進(jìn)一步加劇配電變壓器中性點(diǎn)斷線帶來(lái)的負(fù)面影響，導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓偏移現(xiàn)象出現(xiàn)。進(jìn)而對(duì)配電網(wǎng)帶來(lái)惡劣的影響。

在中性點(diǎn)電壓偏移的影響下，配電網(wǎng)的三相電壓將失去平衡，一般情況下低電壓的一相將無(wú)法繼續(xù)正常進(jìn)行電壓供應(yīng)，造成配電網(wǎng)中的電氣設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行，而此時(shí)，高電壓的一相則出現(xiàn)電壓偏高的情況，過(guò)高的電壓會(huì)直接損害配電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，導(dǎo)致配電網(wǎng)的整體供電質(zhì)量顯著下降。在中性點(diǎn)電壓偏移的影響下，如果單相短路，沒(méi)有出現(xiàn)短路故障的相會(huì)出現(xiàn)電壓猛增，對(duì)配電網(wǎng)的正常供電產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至燒毀部分線路脆弱的絕緣層。中性點(diǎn)電壓偏移出現(xiàn)后，中性點(diǎn)電壓升高，再加上單相短路的影響，較為容易導(dǎo)致中性點(diǎn)絕緣層被擊穿，給供電的安全性帶來(lái)較大影響，引發(fā)變壓器受損，甚至導(dǎo)致周圍出現(xiàn)人員觸電傷亡。在配電變壓器中性點(diǎn)斷線的情況下，避雷器的接地電阻在中性點(diǎn)斷線的影響下，也可能出現(xiàn)電阻上升的情況，一旦此時(shí)遭遇雷雨天氣，避雷器的工作效果將大大減弱，可能由此引發(fā)過(guò)電壓現(xiàn)象，導(dǎo)致配電網(wǎng)受損。

1.2 線路損耗增加

在低壓配電網(wǎng)中，當(dāng)前主要采用三相四線的線路架設(shè)方式，再加上線路中出現(xiàn)三相不平衡的情況，中性點(diǎn)中必然會(huì)出現(xiàn)異常電流，進(jìn)而導(dǎo)致相線和中線均出現(xiàn)電能損耗。如果此時(shí)線路中三相負(fù)荷是平衡的，中線的電流為0，可以計(jì)算得出線路的有功損耗為P1=（Ia2+Ib2+Ic2）R=3I2R，如果此時(shí)線路中三相負(fù)荷是不平衡的，中線中必然會(huì)出現(xiàn)一定的電流，可以計(jì)算得出線路的有功損耗為P2=（Ia2+Ib2+Ic2+2I02）R?？梢?jiàn)在低壓配電網(wǎng)中，中性點(diǎn)斷線的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)線路損耗增加。

在高壓配電網(wǎng)中，如果線路中出現(xiàn)三相不平衡的問(wèn)題，高壓配電線路也會(huì)受到較為嚴(yán)重的線損影響，線損程度顯著增加。此時(shí)，假設(shè)高低壓端電流之間的關(guān)系為正相關(guān)，設(shè)：Ia=1.5I·，Ib=Ic=0.75I，高壓系統(tǒng)內(nèi)不同相的電阻：R，此時(shí)結(jié)合高壓配電箱線路功率損耗公式P3=Ia2R+2（Ib）2R=3.375I·2R，在中性點(diǎn)偏移的情況下，配電線路損耗的功率為P4=3I·2R，繼續(xù)計(jì)算可得配電線路線損的增加比例為（P3-P4）/P3×100%=37.5%，由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)中性點(diǎn)斷線的情況下高壓配電網(wǎng)線路損耗增加的比例之多。

1.3 對(duì)零序電流的影響

在不對(duì)稱故障發(fā)生時(shí)，對(duì)其分析多采用對(duì)稱分量法，所取得的分析結(jié)果較為準(zhǔn)確。在分析過(guò)程中，通常認(rèn)為一組不對(duì)稱的三相量，可以將其進(jìn)行分解，進(jìn)而將其變成正序、負(fù)序、零序的對(duì)稱性相量。在當(dāng)前廣泛使用的三相電路配電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，所有的非對(duì)稱三相相量都可以被有效分解，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為三組三相對(duì)稱相量，方便對(duì)其進(jìn)行分析。

當(dāng)配電系統(tǒng)如果出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡的情況，如果此時(shí)變壓器接地線仍然可以正常工作，那么對(duì)應(yīng)的零序電流值會(huì)迅速上升，當(dāng)超過(guò)一定的電流閥值后，線路中的保護(hù)設(shè)備將會(huì)迅速動(dòng)作，將過(guò)大的故障電流隔斷，對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)配電網(wǎng)變壓器出現(xiàn)中性點(diǎn)斷線的情況，此時(shí)三相電流幅值可能隨之上升，但零序電流的具體數(shù)值會(huì)出現(xiàn)下降，此時(shí)配網(wǎng)中的保護(hù)設(shè)備會(huì)發(fā)出警示信息，但是無(wú)法通過(guò)斷開(kāi)線路對(duì)故障進(jìn)行瞬間隔離，其保護(hù)功能得不到有效發(fā)揮，有可能給配網(wǎng)帶來(lái)較大的損害。

2 配電變壓器中點(diǎn)接地線斷線預(yù)防方法

在正常情況下，配電變壓器中性點(diǎn)不容易出現(xiàn)斷線的情況，如果配電網(wǎng)中性點(diǎn)出現(xiàn)斷線，可能和配電變壓器安裝過(guò)程中人工操作不當(dāng)有關(guān)，也可能是由于配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行維護(hù)工作不到位，也可能是由于部分人員非法竊電對(duì)中線點(diǎn)造成了破壞，還有可能是由于配電變壓器中性點(diǎn)受到了外力破壞。結(jié)合配電網(wǎng)變壓器中性點(diǎn)斷線的可能原因，在此提供兩點(diǎn)配電變壓器中性點(diǎn)斷線的預(yù)防措施。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，配電變壓器中性點(diǎn)斷線所帶來(lái)的危害是非常嚴(yán)重的，不僅會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)供電異常、電氣設(shè)備受損、線損增加，并且可能危及周圍的人員安全，引發(fā)人身安全事故。因此，必須高度重視配電變壓器中性點(diǎn)斷線的問(wèn)題，采取科學(xué)設(shè)置接地引下線和多點(diǎn)重復(fù)接地的方式進(jìn)行有效預(yù)防。相關(guān)電力工作人員在安裝配電變壓器的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)的操作方式進(jìn)行操作，保證配電變壓器中性點(diǎn)接地功能的穩(wěn)定性，提升配電變壓器接地引下線的抗外力能力。除此之外，對(duì)于引起配電變壓器中性點(diǎn)斷線的不法竊電行為，必須嚴(yán)肅制裁，以儆效尤。從而通過(guò)采取全面、有效的預(yù)防措施，實(shí)現(xiàn)配電變壓器中線點(diǎn)斷線情況的減少，保證配網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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