中性点不接地系统电压异常情况浅析

中性点不接地系统电压异常情况浅析

徐鸿飞

（国网安徽阜阳市农电公司，安徽阜阳236000）

摘要：对于中性点不接地系统，运行值班人员常常会遇到一些电压异常的情况。若我们对这方面问题认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，或因电压异常而误认为接地情况者，找不到问题之所在，另一方面也可能因为未能及时找到接地点，从而引起事故的扩大。因此要引起运行人员的高度重视。

关键词：中性点；不接地系统；电压异常

前言

中性点不接地方式，即是中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省。中性点不接地系统发生单相接地故障时，其接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。因此，在我国广泛适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。

1异常情况概述

1.1一相金属性接地时，相电压特征是一相电压为零，其他两相电压升高到线电压，电压为零相是接地相；此时，零序电压出现，中央预告信号装置启动，系统接地光字牌发光。

1.2一相非金属性（经过渡电阻）接地时，相电压特征是一相或两相电压低，但不为零；另两相或一相电压升高，近似线电压，随着过渡电阻的变化，各相电压发生较大幅度的波动，有时超过线电压。非接地的两相电压一般不相等。随着电阻变化，产生电压波动时带有接地过电压，这种情况往往是最高电压相的下一相（按正相序排列）为接地故障相。

1.3一相断相，三相对地电容电流不对称，相电压特征是三相电压不平衡，有时发出接地信号。断线相电压和零序电压电压升高，非断线两相电压相等且降低，供电功率减少。通过非断相的两相电压相等和供电功率明显减少这两个特点，来区别接地故障和线路断相故障。

1.4两相断相，三相对地电容电流不对称，三相相电压不平衡，有时发出接地信号。非断线相电压降低，断线两相电压升高，当两相断线较长时，也会使交流绝缘监视装置发出接地信号。供电功率明显减少。

1.4母线电压互感器一相二次熔丝熔断，现象为中央预告信号装置启动，光字牌“电压互感器断线”发光，一相电压为零，另外两相电压正常。

1.6母线电压互感器一相一次熔丝熔断，从电压表反应出一相电压大幅度降低，其他两相电压有不同程度的降低。

1.7电源缺相，在35KV农村简易变电所，由于主变容量小，往往采用熔丝保护或在线路分支上装设熔断器来代替断路器，当发生跌落熔断器一相熔断或线路断线，将造成变电所母线电压不平衡。缺相运行的变压器有异常响声，故障相电流为0。另外，线路参数不平衡、三相负荷的不对称也会影响母线电压的平衡。

2中性点不接地系统中电压异常原因分析及判断

在中性点不接地系统中产生电压异常的原因很多，中性点不接地系统电压异常情况为以下三种：（1）PT一、二次故障；（2）单相接地故障；（3）谐振。

2.1PT一、二次故障

中性点不接地系统PT常用接线方式为Y0/Y0/接线。在正常工作状态下，系统三相相电压的向量和等于零，开口三角形引出端的电压为零。当PT高压保险熔断时，熔断相二次电压将显著降低，并发出/母线接地0信号。在未完全熔断时，可能不会发出/母线接地0信号。而低压保险熔断的情况比较好判断。最不常见的则是发生PT二次电压回路异常。出现这种情况时，电压无法预测，其形成原因通常有二次接线烧断、碰线、回路接错、表计异常等。

2.2单相接地故障

在中性点不接地系统中发生单相接地故障很常见，主要是由于潮湿、雷雨、大风天气及树障、线路单相绝缘子或避雷器击穿、小动物事故等诸多因素引起。当发生单相接地故障时，系统的线电压保持不变，而且系统绝缘又是按线电压设计的，故为了提高系统供电的可靠性，规程规定允许带一个接地点继续运行不超过2h。经分析有4个原因：（1）在带接地故障运行时，非故障相对地电压升高，系统中的绝缘薄弱点可能会被击穿。（2）当故障点产生电弧时可能会烧坏设备并发展成为相间短路故障。（3）线路直接接地或间接接地都会对大地放电造成较大的电能损耗并将影响线损。（4）导线落地这类接地故障对行人可能发生跨步电压伤亡事故，所以要求在2h内进行接地处理。当某一相发生接地故障时，三相电压的对称性遭到破坏，接地后中性点电位发生偏移（图1），导致正常相对地电压升高。特别是发生单相金属性接地时，接地相电压降至零，正常相电压升高为线电压（图2）。

2.3谐振

中性点不接地系统中发生的谐振为并联谐振，它是三相线路对地电容不平衡与母线PT非线性电感组成的谐振回路产生的谐振，所以，在系统中导线对地分布电容的容抗以及PT并联运行时综合电感的感抗两者的比值XC/XL有直接关系，当XC/XL≦0.01或XC/XL≧2.8时，系统不会发生铁磁谐振。中性点不接地系统的谐振分为分频谐振、基频谐振和高频谐振三种，谐振一般由接地和激发产生。发生谐振时，PT开口三角形处会出现谐振频率电压，并发/母线接地0信号，若不仔细分析其电压的变化，会误认为是单相接地故障。对于没有装设消弧线圈的变电站，快速消除谐振更为重要。

2.3.1分频谐振

当比值XC/XL较小（0.01～0.07）时发生的谐振是分频谐振。在PT开口三角形处所呈现的电压是相电压中1/2次谐波分量的2倍，当这个分量足够大时，会使开口三角形处电压继电器动作造成单相接地的假象。主要表现为：（1）三相对地电压依相序轮流升高（一般上升到1.2～1.5倍的相电压）。（2）三相相电压在电压表上上、下摆动。摆动的范围不大，摆动的频率能用肉眼看清。（3）线电压没有变化。（4）开口三角形电压值小于100V。（5）谐振能长时间存在并持续直到PT烧毁造成事故。

2.3.2基频谐振

当比值XC/XL接近于1时，发生谐振的谐振频率与电网频率相同，故称之为基频谐振。根据运行经验，当向仅带有电压互感器的空母线突然充电时易产生基频谐振。如图3所示，此时母线对地电容很小，由于PT励磁电抗的补偿作用，特别是在充电过程中的冲击可能会导致PT过励磁而使总阻抗变为感性。从零序电压公式U0=（Ua/Za+Ub/Zb+Uc/Zc）/（Ya+Yb+Yc）中可以看出，分母的导纳可能很小甚至趋于零，这时就可能发生基频谐振，零序电压U0明显变大。主要表现为：PT铁芯饱和相对地电压升高，最高可达3倍相电压，开口三角形电压值小于100V。

2.3.3高频谐振

当比值XC/XL较大（0.55～2.8）时发生的谐振是高频谐振。发生高频谐振虽然极少，但危害却特别大。高频谐振时三相电压同时升高，远超过线电压，其值最大可达4倍相电压，开口三角形电压大于100V。目前国内外普遍采用的措施是在电压互感器开口三角绕组上并一只200～500W的灯泡（或电阻）或加装消谐装置等。

3结语

由上述分析可看出，设备运行过程中，当出现母线电压异常情况，运行值班人员要通过对中央信号装置、电压表、电流表、功率表、现场巡视等综合判断，找出原因所在，及时排除故障，确保设备正常运行和供电的可靠。

参考文献：

[1]艾新法．变电站异常运行处理及反事故演习[M]．北京：中国电力出版社，2009

[2]要焕年，曹梅月．电力系统谐振接地[M]．北京：中国电力出版社，2000