10kV系统二次电压异常现象分析

10kV系统二次电压异常现象分析

摘要：随着10kV配电网络对地电容的增大以及系统短路水平的提高，在10kV配电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10kV系统单相接地故障的判定通常只有依靠10kV二次电压来反映，这就需要值班人员能够及时准确地判断故障，断开故障线路。该文对10kV系统单相接地故障进行了分析，并计算出了零序电压矢量图，得出了系统电压随接地电阻变化的规律；同时对系统通常出现的二次电压异常的各种原因进行了归纳、分析，给出了判断和处理的方法。

关键词：中性点不接地系统零序电压接地故障过电压

随着城市规模的扩大，10kV配电网络开始大量采用高压电缆作为电力线路，同时由于采用了紧凑型全封闭式开关设备以及金属氧化物避雷器，系统电容电流大大增加，单相接地故障时也更容易产生较高的内部过电压。在此情况下，就需要值班人员能够及时、准确的判断系统单相接地故障，尽快断开故障线路，保证设备安全。

在现有10kV系统中，普遍采用电磁式电压互感器监测系统一次电压和系统绝缘情况，并根据二次系统零序电压值进行绝缘监测报警。通常绝缘监测装置的报警值设置为10～30V，当零序电压超过此整定值时即发出接地告警信号。然而，由于系统二次电压不平衡形成因素很多，使得值班人员难以根据系统二次电压判断当前故障情况。

在变电所实际运行过程中，10kV系统二次电压异常可能由多种因素造成，包括：电压互感器高压熔丝熔断、低压熔丝熔断、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-致、铁磁谐振、接线错误等等。下面结合以上不接地系统单相接地故障分析的结果对以上情况逐一作出说明。

1系统单相接地故障

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，接地电阻为零时，系统中性点与故障相电压重合，故障相电压为零，非故障相电压则上升为倍相电压；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；

(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；

(3) 故障相电压大于滞后相电压，但小于超前相。

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，这是熔丝熔断时不会出现的。

2系统铁磁谐振

系统发生铁磁谐振的原因较多，除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、两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电压互感器高压熔丝熔断

当电压互感器高压熔丝熔断时，受负载影响，熔断相电压降低，但不为零，通常情况下可以达到20～40V，此时其他两相电压应保持为正常相电压或稍低。同时由于断相出现在互感器

高压侧，互感器低压侧会出现零序电压，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电压互感器低压熔丝熔断

电压互感器低压熔丝熔断时，在二次侧的反映和高压熔丝基本类似，但是由于熔丝熔断发生在低压侧，影响的将只是某一个绕组的电压，不会出现零序电压。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。如果某相低压熔丝两侧电压不等，可以确认为该低压熔丝熔断，否则，应判断为互感器高压熔丝熔断。

5系统电压不平衡

在变电所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，这通常是由于变电所投运时，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，通常会在变电所送电的时候即可得到反映。在变电所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。

以上对10kV单相接地故障情况下系统电压的变化作了简要的分析，同时总结了变电所10kV 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。