王 略，雷 成 ，張 鈺 ，申雁鵬 ，王聲學(xué)

(1.中核集團(tuán)江蘇核電有限公司，江蘇連云港222042；2.江蘇方天電力電力技術(shù)有限公司，江蘇南京 211102)

中核集團(tuán)某核電站目前運(yùn)行有2臺VVER1000型的核電機(jī)組，每臺機(jī)組配備1臺高壓備用變壓器，用于在正常廠用電源失去后為機(jī)組提供廠用電源。高壓備用變壓器為分裂繞組變壓器，額定容量為63 MV·A，接線方式為YN-d11-d11，額定電壓比為220/6.3/6.3 kV，低壓側(cè)2個繞組分別通過一段封閉母線連接至廠用電母線，每段母線都配有2臺電壓互感器。高壓備用變壓器在某次檢修送電后，出現(xiàn)低壓側(cè)電壓互感器測量的三相電壓不平衡的現(xiàn)象，文中采用節(jié)點電壓法對此現(xiàn)象進(jìn)行了分析。

1 事件經(jīng)過與原因分析

1.1 首次電壓不平衡分析

高壓備用變壓器整體的接線如圖1所示。

圖1 高壓備用變壓器整體接線

2013年1月11日，1號高壓備用變壓器1BCT01在年度檢修后復(fù)役，送電后變壓器本體一切正常。在對1BCA和1BCB母線送電后，發(fā)現(xiàn)電壓互感器1BCT01GT520和1BCB00GT510盤柜上顯示的三相一次電壓不平衡，于是又直接測量了2個電壓互感器的二次電壓值。測量結(jié)果如表1和表2所示。

從表中可看出，將測量的二次電壓值乘上電壓互感器的變比值，換算值和顯示的一次電壓值基本相等，2個電壓互感器測量的各相電壓值大小也對應(yīng)基本相等，可排除測量顯示表計的問題。該變壓器本次檢修前運(yùn)行狀態(tài)一切正常，沒有發(fā)現(xiàn)電壓不平衡的現(xiàn)象，檢修過程中僅進(jìn)行了外部檢查處理，檢修后的各項常規(guī)電氣試驗結(jié)果也都正常，基本可排除變壓器本體的問題。而且，檢查發(fā)現(xiàn)1BCA母線上的2個電壓互感器的測量值也存在不平衡的現(xiàn)象。

表1 1BCT01GT520測量電壓值

表2 1BCB00GT510測量電壓值

根據(jù)上述現(xiàn)象，對該次電壓不平衡作如下分析：該變壓器低壓側(cè)為三角形接線，相當(dāng)于一個中性點沒有接地的三相交流電源系統(tǒng)。當(dāng)僅帶上廠用電母線時，三相負(fù)載主要為母線對地電容，如圖2所示。CA，CB，CC為每相對地電容，ZA，ZB，ZC為每相負(fù)荷的等效阻抗。采用節(jié)點電壓法[1]求解此電路，節(jié)點電壓UN'N為：

圖2 變壓器低壓側(cè)接線

由于此時低壓側(cè)繞組的負(fù)荷僅為廠用母線，基本為純?nèi)菪载?fù)載，因此ZA，ZB，ZC主要由母線的對地電容決定，從而可近似認(rèn)為：

將式（2—4）代入式（1）可得：

此時電源所帶三相母線的長度不完全一樣，母線長度又較短，因此三相負(fù)荷對地電容值之間的相對差異較大，即CA，CB，CC之間的相對差異較大，又因為：

在一般情況下，負(fù)載的中性點和電源中性點不是等電位，中性點發(fā)生了相對位移，假設(shè)式（5）計算后U˙N'N=Y∠。則三相負(fù)載上的電壓：

即負(fù)荷中性點和電源中性點沒有電位差，三相負(fù)荷的電壓大小將相等。

圖3 三相電壓向量

1.2 再次電壓不平衡分析與處理

經(jīng)過上述分析后，判斷此次電壓不平衡是一種正常現(xiàn)象，決定向下游繼續(xù)送電，帶上了去下游母線的聯(lián)絡(luò)電纜。該電纜每相由3根截面積800 mm2的單芯交聯(lián)聚乙烯電纜組成，總長度約150 m，對地電容量較大。此時2個電壓互感器測量顯示的電壓如表3所示。

表3 帶上聯(lián)絡(luò)電纜后的電壓測量值 kV

可見，1BCT01GT520測量的電壓值三相之間平衡，且此時1BCA母線上的2個電壓互感器的測量值也達(dá)平衡，中性點位移現(xiàn)象已消除，但1BCB00GT510測量的B相電壓仍然偏低，而其他兩相的電壓值和1BCT01GT520的測量值一致。根據(jù)上述現(xiàn)象判斷，1BCB00GT510電壓互感器可能存在問題，于是退出該電壓互感器，進(jìn)行檢查和試驗。

1BCB00GT510是由3個單相電壓互感器組成，u-x繞組額定變比為，e-n 繞組額定變比為，3個 u-x繞組為星形連接，3個e-n繞組連接成開口三角。對3個電壓互感器分別進(jìn)行了電氣試驗，繞組絕緣電阻正常，電壓比與銘牌相符，三相的空載特性也滿足要求，各個二次繞組的直流電阻無異常，但在測量一次繞組直流電阻時，發(fā)現(xiàn)A、C兩相測量值穩(wěn)定，而B相的測量值忽大忽小，很不穩(wěn)定。該電壓互感器一次繞組通過熔斷器和母線相連，熔斷器外端用一個帶螺紋的觸頭固定，里端為一有彈性的底座，用于將熔斷器壓緊。取下外端的觸頭，用手指按壓熔斷器發(fā)現(xiàn)，A、C兩相有明顯的彈性，而B相沒有感覺到彈性。將熔斷器取出進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)B相內(nèi)部底座表面上有明顯燒黑的痕跡。

由此現(xiàn)象可以斷定，由于熔斷器里端的底座卡死，失去了彈性，不能對熔斷器起到壓緊固定的作用，造成其與熔斷器接觸不良，接觸電阻變大，一次回路中在此接觸面上的電壓降變大，從而導(dǎo)致測量的電壓值偏低。熔斷器由于未被壓緊，在帶電運(yùn)行時由于振動等原因，會在底座的接觸面部位發(fā)生輕微放電，從而造成底座表面燒黑。

更換B相電壓互感器后，將1BCB00GT510再次投入運(yùn)行，測量顯示三相電壓值平衡。

2 后續(xù)措施

由于電站內(nèi)的6 kV電壓互感器均為此結(jié)構(gòu)，為防止出現(xiàn)類似的問題，利用機(jī)組年度停機(jī)檢修的時間，對全廠的該類型電壓互感器進(jìn)行了全面檢查，未發(fā)現(xiàn)有類似的缺陷。但從這次事件分析可知，這種彈性結(jié)構(gòu)的底座存在因卡死而失去彈性的隱患，因此該檢查項目應(yīng)作為一個固定的項目在以后該類型電壓互感器的檢修時執(zhí)行。

3 結(jié)束語

此次某核電站高壓備用變壓器低壓側(cè)電壓互感器測量電壓不平衡的現(xiàn)象由兩種原因引起，一是由于負(fù)荷中性點發(fā)生位移，這是一種正常的現(xiàn)象，設(shè)備可以繼續(xù)投運(yùn)；二是由電壓互感器一次回路高壓熔斷器接觸不良導(dǎo)致的，開始時由于存在中性點位移現(xiàn)象掩蓋了這一缺陷，此時就需要對電壓互感器進(jìn)行維修或更換。因此，對于電壓互感器測量電壓不平衡的現(xiàn)象，要進(jìn)行全面分析，根據(jù)不同的原因采取行之有效的措施。

[1]劉耀年，霍 龍.電路[M].北京：中國電力出版社，2006：241-242.