变电站常见电压异常归纳分析

变电站常见电压异常归纳分析

邓邝新

（湖南郴电国际发展股份有限公司）

在变电运行中，我们经常会遇到各种各样电压异常的情况。而且随着配电网络对地电容的增大以及系统短路水平的提高，电压的变化更为复杂多样。就比如在10KV系统上发生单相接地短路时系统的耐受时间比以前更短，而10 kV系统单相接地故障的判定通常只有依靠10 kV二次电压（三相绝缘监测表）来反映，这就需要值班人员能够及时准确地判断故障并断开故障线路。同时对系统通常出现的二次电压异常的各种原因进行归纳分析，给出判断和处理的方法。

在变电站实际运行过程中，系统二次电压异常可能由多种因素造成，包括：电压互感器高压保险熔断、低压保险熔断、一次系统接地故障、二次系统接地、耦合传递、负载不对称、三相TV伏安特性不一致、铁磁谐振、接线错误等等。下面对不接地系统的电压异常做一个简单的归纳，以方便运行人员能够及时、准确的判断故障。

1系统单相接地故障

我们知道，系统单相接地故障时，由于系统的对地电容和绝缘电阻相对固定，系统电压变化情况将随接地电阻的不同而有所不同。当系统发生金属性接地，接地电阻等于0时，接地相与大地同电位，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，系统中性点与故障相电压重合，故障相电压为0，非故障相电压则上升为√3倍相电压即上升为线电压；当系统发生非金属性接地时，接地电阻R≠0，此时，由于零序电压向量值将随接地电阻的大小变化而变化，可能出现的情况包括：①故障相电压与滞后相电压大小相等，但小于另外一相电压。②故障相电压小于滞后相电压，滞后相电压小于故障超前相电压。③故障相电压大于滞后相电压，但小于超前相电压。

由此可见，当系统发生金属性接地时，故障特征较为明显，可以准确地判断出故障类型，而在系统发生非金属性接地时，由于接地电阻的不确定性，二次电压异常具有较大的隐蔽性，容易与TV保险熔断或二次回路接线错误等故障混淆，仔细分析可以发现，这种情况下至少有一相电压超过了相电压，这是保险熔断时不会出现的。

特别值得注意的是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，则应考虑到可能所内设备有接地，例如避雷器、电压互感器，甚至变压器接地。

2系统铁磁谐振

由于配电线路中用户电压互感器、电子控制电焊机、调速电机等设备的增加，使得系统的电气参数发生了很大变化，再加上变电站的电磁式电压互感器本身励磁特性不好，发生谐振的机会也随之增大。在系统谐振时，电压互感器将产生过电压，使电流激增，此时除了造成一次侧熔断器烧毁之外，还将导致电压互感器烧毁，个别情况下，会造成避雷器、变压器导管等设备发生闪络爆炸事故。

当电压互感器的感抗和系统电容的容抗满足条件XL＝XC 时，系统便会发生谐振。例如在变电站送电时，当空载母线对地电容的容抗和电压互感器的感抗相近时，即很有可能出现谐振，导致电压互感器烧毁。在此情况下，应增加10kV送出线路和站用变压器来改变系统参数，避免谐振的发生。

由于各相对地参数不平衡，以及投入互感器瞬间各相的接触电阻、相位角等差异，谐振过电压可能在一相或三相中同时发生，从而导致各相电压严重不平衡。如果发生的是低频谐振，电压表往往有周期性振动，但由于此时感抗小，电压互感器励磁电流很大，很容易将电压互感器烧毁。

系统发生铁磁谐振的原因较多，除开空送母线时的母线对地电容和电压互感器行程的谐振较易判断并消除外，其他的都较难判断。不过，整体上看，铁磁谐振一般表现为一相、二相甚至三

相对地电压升高，部分情况下电压表会发生低频摆动。如果出现电压异常升高，而没有任何一相电压降低的情况出现，则应该考虑是否是由于铁磁谐振造成的，采用断开部分较长的线路等方式改变系统参数，消除谐振条件。

3电压互感器高压保险熔断

当电压互感器高压保险熔断时，受电压二次回路的负载影响，熔断相电压降低，由于TV还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零，此时其他两相电压应保持为正常相电压或稍低，其向量角为120°。同时由于断相出现在互感器高压侧造成三相电压不平衡，互感器低压侧开口三角形处也会产生不平衡电压，即会出现零序电压，其大小通常高于接地信号限值，起动接地装置，发出接地信号。

4电压互感器低压保险熔断

电压互感器低压保险熔断时，在二次侧的反映和高压保险基本类似，但是由于保险熔断发生在低压侧，影响的将只是某一个绕组的电压，即一次侧三相电压仍平衡，故开口三角形开口处没有电压，就不会出现零序电压，因而不会发出接地信号。在这种情况下，通过用电压表检查电压回路熔断器两侧电压可以快速地确定故障原因。如果某相低压保险两侧电压不等，可以确认为该低压保险熔断，否则，应判断为互感器高压保险熔断。

5系统电压不平衡

在变电站投运时经常会发生中性点出现偏移的情况，有时候甚至会发出接地报警信号，这通常是由于变电站投运时，主变压器空载运行，低压侧母线桥和空母线的对地电容不相等造成的，对于空母线，此对地电容即是其主要负荷，其不平衡因素对母线电压的影响较为明显，此时如果能够及时地让变压器带上出线或站用变压器，减少电容不平衡对母线电压的影响，电压通常会回复到正常状态。

6其他故障分析

对于由于互感器三相负载不对称、接线错误、TV三相伏安特性不一致等原因造成的二次回路电压异常，通常会在变电站送电的时候即可得到反映。在变电站送电之前应采取相应的措施防止此类情况发生，如：对于由单台TV组成的互感器组，应采用励磁特性相同的TV并认真做好TV比角相差试验及伏安特性试验。对于投运前的试验更不可因为部分回路由厂家保证而减少试验项目，不作升压试验。

变电所TV电压经常出现不平衡。往往把电压不平衡总认为是一次系统接地。若并非一次接地，便可能在查找时，分、合断路器造成对用户的短时停电，另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起事故扩大。这里对中性点不接地系统常见的单相

接地、一次和二次保险熔断进行列表，以便直观查找对照：这里先说一下电压指示，绝缘监测表指示的是相电压，其正常值为：母线电压/√3。例如10KV母线电压为11KV时，其显示的就是11KV/√3=6.35KV。

以上归纳了中性点不接地系统较为常见的一些电压异常情况。希望能够作为运行值班人员的参考，以此减少查找故障、消除故障的时间，避免由于故障处理不及时引起事故扩大，保证电力设施的安全稳定运行。