中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析

1.在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。 br/2.一般情况下电压不平衡的分析br/2.1中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于pt还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120。，同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：c相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33v左右，故能起动接地装置，发出接地信号。br/　　变电站低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。br/2.2当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如a相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等，如图2。br/ 图1　c相断相时电压向量图br/ 图2　a相接地时电压向量图br/特别值得注意的是我们所说的接地并不单指线路接地，当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到本站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。由于没有充分重视接地问题，未按规程执行(接地两小时仍未消除则要停下主变压器)，曾使我局长塘变电站主变压器烧毁。br/ 2.3综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。br/表1　中性点不接地系统故障判别表 br/故障性质 相　　　别 有无接br/地信号 br/a b c br/c相接地 线电压 线电压 0 有 br/c相高压br/保险熔断 相电压 相电压 降低很多 有 br/c相低压br/保险熔断 相电压 相电压 降低很多 无 br/3　4pt电压不平衡输出分析 br/3.1拉堡变10kvpt由原来jdzj型电压互感器改为：将其一、二次中性点由原直接接地改为串联一台jdj型电压互感器(t2)的一次绕组接地，通常我们称为4pt，正确接线如图3所示。br/图3　4pt正确接线图br/此种接线的目的是为了防止系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，引起谐振过电压，保险易熔断。在改为径4pt接地前4个月时间里，10kvpt共烧断三次，共9根保险；而改接后一直未烧过保险。br/3.2正常情况下，电压互感器二次侧a-o，b-o，c-o分别接入相对地绝缘监视电压表，零序电压断电器接在t2互感器二次侧x′-o间。采用这种接线，正常情况下，t1互感器只反映正序电压a、b、c，(电压向量图见图4)，三相电压大小相等，相位差120°，中性点电位为零，也就是ux’＝0。而a相金属性接地时，向量图如图5所示，即：ux’＝uo＝ua，此时零序继电器yj两端有电压，即可发出接地信号，而b相电压表反映的数值应为vb＝ub＋ux＝uab＝ub，即等于线电压，c相电压表vc＝uc＋ux＝uac＝uc也等于线电压。br/图4　正常情况下4pt电压向量图br/图5　a相接地时4pt电压向量图br/4　4pt接线错误引起电压表错误反映分析br/拉堡变改为径4pt接地后，其接地时所反映的则不同于上述所分析，其三相电压仍平衡，且为三相相电压。故障所表现的现象：“10kv接地”光字牌亮，不能复归，但10kv三相绝缘监视电压表平衡且均为6kv，值班员测量二次电压，pt开口三角处为51v，ua＝20v，ub＝100v，uc＝100v，与调度联系拉路检查，检查出堡65线路接地。针对这种电压表不能反映接地情况的怪现象，查找原因，发现了问题所在：造成这种表计错误反映的原因是二次接错线，如图6所示。其三相电压表分别接在互感器二次的a-x’，b-x’，c-x’上，那么正常情况下，中性点x’由于三相电压平衡而等于零，故三相电压表为相电压，向量图见图7。而当发生接地时，如a相金属性接地时，其电压反映就不正确了，那么b相电压表为b-x’的电压，因为ux’＝－ua，即vb’＝bx’＝b－x’＝相电压，vc’＝cx’＝c－x’＝相电压，向量图如图8。故三相电压表仍平衡，且均为相电压，而此时能发出接地信号，因为接地信号继电器接在t2线圈上，取代以往接在开口三角形处，而ux有50v左右的零序电压，线圈两端因有电压而动作，故能发出接地信号，但却不能在三相电压表中反映出来，且接地未消除前接地信号不能复归。由此可见，在改为4pt接地时，应保证接线准确无误，以免造成三相电压表误指示。br/图6　4pt错误接线图br/图7　不接地时4pt电压向量图br/图8　a相接地时4pt电压向量图br/5　电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析br/采用三相五柱电压互感器构成绝缘监视装置，如图9所示。一次系统一相接地时，接于接地相的电压互感器高压绕组被短路，对于该相的二次绕组输出电压等于零，开口三角绕组有不平衡电压输出，接地继电器xjj励磁，绝缘监视装置发出一次系统接地信号。一般情况下，这套装置能准确的发现一次系统接地故障和判别发生故障的相别。但是这种绝缘监视装置有时也会发出错误的信号，并会造成一次系统接地假象。例如屯秋变就发生了这种现象，屯秋变报6kv母线接地，ua＝3.2kv，ub＝0，uc＝3.2kv，依次拉开各条出线开关接地未消除，再将所有出线全部拉开，接地也消除。检查pt，发现b相高低压保险均熔断。更换好pt保险后，a相电压为6.4kv,b相为0，c相为6.4kv，再次检查保险完好，怀疑变压器等设备接地，退出主变运行，然后用摇表测绝缘情况：变压器、pt、站变等均无问题，为什么会出现这种现象，经过对pt进行仔细检查分析，终于找到问题之所在，分析如下：br/　　从图9可看出，pt二次接线的特点是：采用b相接地方式，而中性点是经地一个击穿保险jrd接地。从故障经过可看出：①第一次电压不平衡(ub＝0，而其余两相并不升高)，既不象接地现象，也不象高压保险熔断现象，因为若高压保险熔断，b相应有一定的感应电压，只能是高、低压保险均熔断才会是这样，检查果然如此；②保险换好后，三相电压变为ua＝6.4kv，ub＝0，uc＝6.4kv，又变为典型的接地现象，然而所有出线已拉开，用摇表摇测变压器，6kv母线及pt本身均未发现有接地。之所以会出现这种现象，是因为中性点击穿保险击穿，使得二次绕组b相单相短路。由于二次回路单相短路电流小，且接地的b相与地同电位，因此，b相端电压接近于零，故b相输出为零；由于一次系统是中性点不接地系统，电压互感器一次绕组虽然中性点接地，但没有零序电流流通，因此，二次绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，零序磁通感应一个零序电势ko,使得原来对称的三相电压a、b、c变成不对称的三相电压′a、′b、′c，即a、c相电压升为线电压，b相为零，电压向量图如图10所示。当取下jrd后，中性点接地即消除，电压恢复平衡。br/图9　三相五柱电压互感器接线图br/图10　中性点穿保险jrd击穿时的电压向量图br/6　结论br/由上述几种分析可看出，设备运行过程中，应分析各种电压不平衡情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。在改接线过程中，应注意接线正确，否则将会使运行人员误判断；对接地不消失的情况，运行人员应引起充分注意，否则会误认为误发信号而造成误判断而延误了故障排除。