作者/張文勇，國網(wǎng)山東省電力公司樂陵市供電公司

淺析配電變壓器中性點(diǎn)斷線的危害及預(yù)防

作者/張文勇，國網(wǎng)山東省電力公司樂陵市供電公司

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。本文在簡單分析配電變壓器中性點(diǎn)斷線危害的基礎(chǔ)上，對配電變壓器中性點(diǎn)斷線的預(yù)防策略進(jìn)行了探討。

變壓器；中性點(diǎn)；斷線

引言

配電網(wǎng)中變壓器運(yùn)行的質(zhì)量，對配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性有著顯著的影響。依據(jù)電力設(shè)備試驗(yàn)規(guī)程，100kVA以下變壓器接地點(diǎn)電阻應(yīng)當(dāng)小于10Ω，100kVA以上變壓器接地點(diǎn)電阻應(yīng)當(dāng)小于4Ω。但在實(shí)際的變壓器運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中，由于施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、日常維護(hù)不到位、偷盜行為、外力破壞等，變壓器中性點(diǎn)經(jīng)常出現(xiàn)斷線的情況，一旦變壓器中性點(diǎn)斷線，將直接導(dǎo)致變壓器接地點(diǎn)電阻增加，進(jìn)而導(dǎo)致供電異常，甚至在某些情況下出現(xiàn)電氣設(shè)備被燒毀、危及人身安全的情況。

配電變壓器中性點(diǎn)斷線的危害比較大，這給供電企業(yè)帶來了很大的管理難題，供電企業(yè)不得不采取經(jīng)常性的巡查方式，對配電變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面檢查，增加了配網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的工作量。近年來，配網(wǎng)尤其是低壓配網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)斷線的故障呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢，給配網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大阻礙，導(dǎo)致配網(wǎng)的供電質(zhì)量出現(xiàn)下降，甚至影響到用戶的用電安全。因此，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧ε潆娮儔浩髦行渣c(diǎn)斷線的情況進(jìn)行預(yù)防[1]。

1.配電變壓器中性點(diǎn)斷線的危害分析

常見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嚴(yán)重的影響，并給配電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來安全隱患，增加配電的實(shí)際成本。具體來說，配電變壓器中性點(diǎn)斷線帶來的危害有以下幾點(diǎn)。

圖1

■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)而對配電網(wǎng)帶來惡劣的影響。

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，沒有出現(xiàn)短路故障的相會(huì)出現(xiàn)電壓猛增，對配電網(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?？梢姡诘蛪号潆娋W(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 對零序電流的影響

在不對稱故障發(fā)生時(shí)，對其分析多采用對稱分量法，所取得的分析結(jié)果較為準(zhǔn)確。在分析過程中，通常認(rèn)為一組不對稱的三相量，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)化成為三組三相對稱相量，方便對其進(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，那么對應(yīng)的零序電流值會(huì)迅速上升，當(dāng)超過一定的電流閥值后，線路中的保護(hù)設(shè)備將會(huì)迅速動(dòng)作，將過大的故障電流隔斷，對配網(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，但是無法通過斷開線路對故障進(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)帶來較大的損害[2]。

2.配電變壓器中性點(diǎn)斷線的有效預(yù)防

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。

■2.1 科學(xué)設(shè)置接地引下線

在正確定位的基礎(chǔ)上，設(shè)置接地引下線，接地引下線應(yīng)當(dāng)沿著電桿進(jìn)行敷設(shè)，并逐步進(jìn)行，保證敷設(shè)的可靠性。在接地引下線敷設(shè)過程中，要對接地引下線的長度進(jìn)行有效控制，避免過多迂回，從而對沖擊電抗進(jìn)行良好控制，確保接地引下線的各個(gè)部件可以同桿塔穩(wěn)固連接?？茖W(xué)設(shè)置接地引下線，也可以在一定程度上增加接地引下線的承受外力沖擊的能力，保證配電變壓器接地引下線在大風(fēng)天氣等惡劣環(huán)境當(dāng)中，保持穩(wěn)固的接地狀態(tài)，為配電網(wǎng)以及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行提供保障。

■2.2 多點(diǎn)重復(fù)接地

為了避免變壓器中性點(diǎn)斷線，可以采用多點(diǎn)重復(fù)接地的接地方法。在鎖定變壓器中性線的基礎(chǔ)上，從中尋找合適的位點(diǎn)，進(jìn)行多點(diǎn)重復(fù)接地，即使某一點(diǎn)出現(xiàn)斷線，其他接地點(diǎn)仍然可以保證配電變壓器正常接地，從而保證線路穩(wěn)定運(yùn)行。在當(dāng)?shù)仉娮枭仙蛘吣硞€(gè)接地線斷開的情況下，其他相線仍然可以正常處于接地狀態(tài)，保證大地電位始終處于0電位值，有力地保證了變壓器的運(yùn)行安全和配網(wǎng)中相關(guān)電氣設(shè)備的安全，并有力保證了變壓器周圍人員的安全[3]。

3.結(jié)束語

實(shí)踐證明，配電變壓器中性點(diǎn)斷線所帶來的危害是非常嚴(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。

＊ [1]梁偉鋒.探討配電變壓器中點(diǎn)接地線斷線危害及預(yù)防措施[J].通訊世界,2016,06:195-196.

＊ [2]黃濤,趙書濤.10kV配電變壓器中性點(diǎn)帶電的危害及防范對策[J].電子測試,2016,07:102-103.

＊ [3]王仁杰,王敏.談10kV配電變壓器中性點(diǎn)帶電的危害[J].通訊世界,2016,22:111-112.