無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

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6KV中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡的幾種現(xiàn)象分析

無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析了中性點不接地系統(tǒng)電壓不平衡的原因和應(yīng)采取的措施。

【關(guān)鍵詞】中性點；不接地系統(tǒng)；不平衡電壓

1 前言

在無錫友聯(lián)熱電發(fā)電運行中，值班員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)絕緣監(jiān)測裝置異常。對此，若不深入認識，將導(dǎo)致故障點排查時間加長，可能發(fā)生（（第二點）接地，尤其是發(fā)生電弧性間歇接地而引起網(wǎng)絡(luò)過電壓，可能性更大。

2 電力系統(tǒng)中性接地方式

目前，電網(wǎng)中性點接地方式主要有：[2]1）中性點不接地。2）中性點經(jīng)諧振接地。3）高電阻接地。4）中電阻接地。5）經(jīng)電抗器和小電阻接地。6）直接接地；友聯(lián)熱電廠用電系統(tǒng)單相接地電流小于5A，因此6KV采用中性點不接地方式。

3 接地保護方式

電力系統(tǒng)故障，85%以上是接地故障，接地故障出現(xiàn)的零序分量只在有電聯(lián)系的電網(wǎng)中流動，要求裝設(shè)保護接地。所謂零序分量就是各相的電流大小相等、方向相同，此分量在正常運行及相間短路時不會出現(xiàn)，只有在接地故障時才會出現(xiàn)，直接反應(yīng)接地故障。[3]

中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地保護，通常有兩種方式：絕緣監(jiān)察裝置和零序電流保護。

繼電保護絕緣監(jiān)察裝置，互感器通常采用三芯五柱，五柱的鐵芯便于零序磁通的通過，過電壓繼電器接在電壓互感器的第二個二次側(cè)開口三角形線圈上，反應(yīng)零序電壓，并通過電壓繼電器反映于信號，互感器第一個二次線圈接入三個電壓表，測量系統(tǒng)三相對地電壓。

4 一般情況下6KV中性點電壓不平衡的原因分析

（1）接地故障，當線路或發(fā)電機定子線圈發(fā)生金屬性接地時(如A相)，A相變成地電位，中性點電位升高，UN=-Ua，B、C相對地電壓升高√3倍。

（2）PT熔斷器熔斷：友聯(lián)熱電采用三相五柱式電壓互感器構(gòu)成絕緣檢查裝置，當發(fā)現(xiàn)A相高壓熔斷絲斷線后，A相PT測量電壓基本降到為0，另兩相電壓（57.7V）不變，三相電壓的向量和約是50V，友聯(lián)熱電副繞組過電壓繼電器整定動作值為15V，因而動作發(fā)出接地信號。當發(fā)現(xiàn) A相低壓熔斷器熔斷，中央信號屏發(fā)“電壓回路斷線”告警，三相電壓的向量和為零，其它現(xiàn)象相同。

（3）熔斷器熔斷原因，從日常工作分析，主要原因有：1）電網(wǎng)參數(shù)發(fā)生改變出現(xiàn)鐵磁諧振。2）一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地，產(chǎn)生弧光接地過電壓。3）二次負載過重。4）電壓互感器本身繞組絕緣降低，設(shè)備故障等。

5 解決措施分析

系統(tǒng)發(fā)生單相接地或其它原因使電壓互感器鐵芯飽合，導(dǎo)致其繞組的勵磁電流大大增加，產(chǎn)生諧振過電壓，是PT熔斷的主要現(xiàn)象，因此友聯(lián)熱電將PT接線改為4PT法，將一、二次中性點串聯(lián)一臺單相電壓互感器，熔斷情況大為改善。接線如圖1所示。

圖1 4PT正確接線圖

第一副繞組接入三個絕緣監(jiān)視電壓表，監(jiān)視相電壓Ua、Ub、Uc。當A相金屬性接地時，Uo＝Ua，過電壓繼電器YJ兩端有電壓大于15V，便發(fā)出接地信號，B、C相相電壓上升√3倍。絕緣監(jiān)察裝置改進日，實際運行中保險熔斷情況較少發(fā)生。

圖2 三相五柱電壓互感器接線圖

6 幾種故障實例分析

6.1 JBO型擊穿保險接地產(chǎn)生的不平衡電壓分析

擊穿保險器是中性點不接地系統(tǒng)中防止高壓竄入低壓的一種保護設(shè)備，通常由兩片銅制電極夾以帶孔的云母片制成。其擊穿電壓在數(shù)百伏。如圖2所示。電壓互感器低壓側(cè)裝設(shè)JBO型擊穿保險接地，防止高電壓穿入二次回路，造成二次回路電壓升高對二次設(shè)備及人身造成傷害；同時B相B600接地設(shè)計同步系統(tǒng)。[1]

圖3 JBO擊穿時的電壓向量圖

如果當6KV電壓互感器低壓側(cè)JBO型擊穿保險接地時，母線單相接地光字牌亮，絕緣監(jiān)視電壓Ua＝3.6kV，Ub＝0kV，Uc＝3.6kV。

處理：

1）首先檢查PT，發(fā)現(xiàn)B相高低壓保險均熔斷，立即進行更換，更換后Ua＝6.3kV，Ub＝0kV，Uc＝6.3kV，未消除故障；

2）依次拉合分段母聯(lián)、拉合絕緣性能較差、防雷性能較弱的出線負荷，根據(jù)運行經(jīng)驗，絕緣及防雷性能弱的線路發(fā)生接地，可能是暫時性的，仍未發(fā)現(xiàn)接地點。

3）再次檢查變壓器、PT等設(shè)備絕緣，搖表搖測無窮大，均正常。

進行電氣回路接線分析，6KV B相B600接地設(shè)計同步系統(tǒng)，解決N相接地時，系統(tǒng)單相接地后的電壓偏移，同時，從更換熔絲前后，Ub均為零的現(xiàn)象，懷疑是否中性點接地。

4）再次對PT JBO檢查，發(fā)現(xiàn)云母片已擊穿，取下JBO后，中性點接地消除。

故障接觸后，進一步分析，B相高低壓保險更換后，Ua、Uc相相電壓升高，二次繞組的零序電流便在鐵芯中激勵起零序磁通，中性點偏移，零序磁通感應(yīng)一個零序電勢Uko，Uko=-Ub，即A、C相電壓升為線電壓，B相為零，電壓向量圖如圖3。

6.2 4PT二次回路錯誤引起的不平衡電壓分析

2012年3月某天。電氣值班員發(fā)現(xiàn)“6kV接地”光字牌亮，三相絕緣監(jiān)視電壓表平衡且均為3.6kV，值班員測量二次電壓，PT開口三角處為35V，過電壓繼電器動作正確。檢查PT無熔絲熔斷或擊穿保險故障，又依次拉合分段母聯(lián)，轉(zhuǎn)移負荷線路、設(shè)備絕緣檢查后，發(fā)現(xiàn)廠變進線端A相單相金屬接地，而三相絕緣監(jiān)視電壓表卻未能正確反映，進行電氣回路接線分析，懷疑是否存在接線錯誤情況，經(jīng)反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)了問題所在，如圖4所示。

圖4 4PT錯誤接線圖

圖5 A 相接地時4PT電壓向量圖

三相絕緣監(jiān)視電壓表誤接入互感器的二次側(cè)公共點與電壓繼電器的x’端，在日常運行中，三相電壓平衡，Ux’=0，Ua＝3.6kV，Ub＝3.6kV，Uc＝3.6kV。

當廠變進線端A相單相金屬接地時，其電壓反映錯誤，B相電壓表為b-x’的電壓，因為Ux’＝－Ua，即Vb’＝Ubx’＝Ub－Ux’＝相電壓，Vc’＝Ucx’＝Uc－Ux’＝相電壓，向量圖如圖5。故三相電壓表仍平衡，且均為相電壓，而Ux有35V左右的零序電壓，過電壓繼電器動作發(fā)出接地信號。

7 結(jié)論

由上述案列分析，電氣值班運行過程中，中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的接地保護故障，因根據(jù)表計反映，同時結(jié)合實際的電氣接線回路，具體分析對待，不可機械判斷，延誤處理問題的時間，甚至擴大故障范圍。

參考文獻

[1]DL5000-2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國標準出版社,2001.

[2]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計[M].北京:中國電力出版社,2004.

[3]范紹彭.電氣運行[M].北京:中國電力出版社,2005.

曹玉華 (1981—)，男，江蘇無錫人，大學(xué)本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡介：