配电网母线电压异常现象分析及处理方法探讨_杜严行

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0 引言
小电流接地方式的配电网常常由于大风、雷雨、大雾潮湿、沙尘等恶劣天气，设备老化绝缘降低、外物（输电线路附近树枝、塑料布等异物）干扰、外力破坏等导致的故障，以及鸟类筑巢、负荷影响等诸多因素引起母线电压异常。

常见故障类型可分为：单相接地、断线、母线电压互感器高/低压熔断器熔断等。

运行经验表明，90%以上的电压
异常现象由单相接地故障引起［1–2］。

由于单相接地时故障电流相对较小，接地电弧都能自行熄灭，而三相电压依然对称，不影响对用电负荷的连续供电。

为提高供电可靠性，原有电力系统安全运行规程规定，一般小电流接地系统单相接地故障可持续运行1～2h；但此时非接地相对地电压将会升高至线电压，此过程中会触发引起过电压从而危害电网的绝缘水平，甚至导致短路故障引发事故扩大［3］
，因此这就要求电网调控运行人员要及时、准确、快速处理故障［4］。

本文结合本地区配电网运行实际案例，对不同配电网母线电压异常现象进行分析和深入探讨，针对不同的三相电压特征，分析其原因并提出处理方法，有助于
提高配电网调控及运维水平。

1 配电网母线电压质量的相关
标准及运行要求
提供合格的电压质量是配电网运行的基本任务和目标。

原国家电力部颁布的《供电营业规则》第54条中有关配电网的电压规定：“供电
企业供到客户受电端的供电电压允
许偏差为：10kV及以下三相供电的，为额定值的±7%”
［5］。

文献［6］标准中明确规定：“①35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%（注：如供电电压上、下偏差同号，即均为正或负时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据）；②20kV及以下三相供电电压允许偏差为标称电压的±7%；③220V单相供电电压允许偏差为标称电压的+7%～-10%；④对供电点短路容量较小、供电距离较长以及对供电电压偏差有特殊要求的用户，由供、用电双方协议确定。

”文献［7］标准中也有相似明确的规定。

目前电网运行监控10kV母线的合格供电电压范围为10.0～10.7kV。

由此可见，凡是在电网运行过程中线/相电压不在上述区间范围内及标准规定内的，均属电压异常现象。

2 配电网母线电压异常现象及
典型案例分析
2.1 母线电压异常现象分析
当配电网运行出现不同原因及程度的故障［8］时，母线电压也随之变化出现异常现象并呈现不同的特征。

根据运行经验，大致包括以下5种异常现象：①三相电压同时同幅度升高或降低至限值；②一相电压降低至零值或接近零值，另两相
电压升高至线电压或接近线电压；③一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压；④一相电压升高但不超过额定相电压的1.5倍，另两相电压降低略相等但不低于额定相电压的0.86倍［9］
；⑤三相电压瞬时频繁交替波动且某相电压幅值较大。

（1）三相电压同时同幅度升高或降低至限值。

此种电压异常情况属于越上限/下限运行，原因大多由于系统运行时负荷变化引起无功功率变化。

此时三相电压依然对称且平衡，只对系统供电电压质量产生影响，而不影响对用户的持续供电，该种情况下可判断电压异常现象是由于系统无功功率及负荷变化
引起的。

（2）一相电压降低至零值或接近零值，另两相电压升高至线电压
摘　要：配电网母线电压异常现象频繁发生，轻则影响用户供电质量，重则引发事故从而中断供电。

针对中压配电网系统各种母线电压异常现象，结合某地区实际配电网运行案例，对各种电压异常现象特征及产生的原因进行了分析。

提出了具体电压异常现象的处理原则及处理方法，能为配电网调控及运维人员及时、准确、快速处理配电网电压异常提供有效参考，对确保电网安全稳定运行具有现实的指导意义。

关键词：电压异常；小电流接地系统；单相接地；处理原则；处理方法
中图分类号：TM73 文献标志码：A DOI ：10.19421/ki.1006-6357.2017.01.009
配电网母线电压异常现象分析及处理方法探讨
杜严行
（国网宁东供电公司，宁夏 银川750411）
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或接近线电压。

此种电压异常情况下可判断为一次系统发生单相接地，电压值降低至零值或接近零值的相别为接地相别。

配电网运行中最常见、出现频率最高的故障就是单相接地。

单相接地故障可分为金属性接地和非金属性接地两种。

当系统发生单相接地时，产生激磁涌流导致电压互感器（TV）铁芯饱和，接地相与大地同相位，正常相的对地电压数值上升为线电压，并产生严重的中性点位移。

若为金属性接地，则接地相电压为零，非接地相电压上升为线电压；若为非金属性接地，则接地相电压降低，但不为零，非接地相电压升高，但小于线电压并且不相等。

（3）一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压。

在高压情况下，此种电压异常现象可判断为母线电压互感器（TV）高压熔断器熔断。

电力系统母线电压互感器熔断器起到保护电压互感器的作用。

若为高压熔断器一相熔断，熔断相电压降低，并且随着时间推移逐渐降低，但不为零。

因为T V 铁芯彼此相通，熔断相会减弱但不为零，在一次绕组中还会有一定的感应电压，所以其二次电压并不为零；而另两相电压为正常电压，线电压也指示正常。

同理，母线电压互感器高压两相熔断器熔断也可分析得到结果。

若为低压情况下，可判断为母线电压互感器低压熔断器熔断，此时一次侧三相电压仍平衡，TV开口三角没有电压，其余现象与高压熔断器熔断的现象相同。

总之，高压保险熔断则熔断相电压降低但不为零，非熔断相电压正常，有接地信号。

低压熔断器熔断则熔断相电压降低至零，非熔断相电压表现正常，无接地信号。

（4）一相电压升高但不超过额定相电压的1.5倍，另两相电压降低
略相等但不低于额定相电压的0.86倍。

此种电压异常现象可判断为系统单相断线，电压升高相为断线相。

配电网系统运行经验表明，发生断线时，各相电压的数值会出现一相电压升高但不超过额定相电压1.5倍，另两相电压降低略相等但不低于额定相电压0.86倍的大致规律。

断线相对地电压升高的原因为断线将导致三相电流和三相电压的不对称，系统处于非全相运行状态，造成系统中各相对地电容变化，导致
变压器中性点偏移，并且断线时还会常常伴有接地现象出现，此时电网调控员要准确判断；另外调控员也要通过系统及时查看三相电流的变化，断线时，断线相电流为零，另两相非断线相电流相等。

（5）三相电压瞬时频繁交替波动且某相电压幅值较大，有时还会出现母线三相电压同时升高，相间电压仍为额定电压，电压互感器开口三角端有较大的电压。

此种电压异常现象可判断为系统运行谐振。

谐振是由于系统中设备的电容与电感数值发生参数匹配，出现系统谐振，一般单相接地或空充母线会激发谐振，谐振一般会引起谐振过电压，对电力系统的安全运行构成严
重威胁。

根据电力系统谐振机理，谐振可分为基频谐振、分频谐振、高频谐振3种［10］
，不同频次的谐振现象不同。

①基频谐振：一相电压低，但不为零，两相电压高，超过
线电压，表针碰足；或两相电压低，但不为零，一相电压高，表针碰足。

②分频谐振：三相电压轮流升高，并超过线电压，表针碰足；或三相
电压表指针在同范围内低频摆动。

③高频谐振：三相电压同时升高，远超线电压，表针碰足。

2.2 典型案例分析2.2.1 案例现象简介
某年某月某日某时，调度自动化系统监控信息报：“系统电压异常，系统电压异常”，调看画面，本供电公司所辖任家庄变电站10kV I、II母线接地，各相电压分别为：A 相10.5kV、B相0.5kV、C相10.2kV。

电压异常前该变电站运行方式为：1号主变压器（简称主变）高、中、
低压三侧运行供全站负荷；2号主变热备；母联500断路器运行；10kV II母线TV因绝缘击穿，处于检修状态；513任临I线、515任临II线供城网负荷；1、2号电容器处运行；1、2号所用变压器（简称所变）处运行；其余10kV各出线运行供专线用户，系统运行方式见图1。

图1　系统运行方式简图
Fig.1　Schematic diagram of system operation
mode
2.2.2 处理过程电压异常出现后，值班调控员一面通知运维人员现场检查，一面分析处理。

结合系统运行方式，由于单台主变运行供10kV系统负荷，
因此只能逐条拉路进行选线，无法进行电气分割，若为两主变并列运行，此时可将母联断路器转热备将10kV系统电气分割为两部分后进行
观察。

按照拉路选线顺序表执行，按照选线操作方法与步骤，若拉开
某条线路时接地现象未消失，则需
对该条线路进行恢复送电。

值班调控员通知专线用户后，经过第一轮拉路选线后，接地现象仍未消失；此时值班调控员怀疑可能有两条线同时接地（小电流接地系统中，中性点不直接接地，发生单相接地时由于不构成回路，不会造成相间短路，所以断路器不会跳闸，因此由多条不同线路同时同相别接地时，是不会造成断路器跳闸的；如果是不同线路的不同相别接地，这两条线路应该同时出现跳闸），再联系用户后又进行一轮选线，这次选线后先不恢复供电，观察进行排查，又进行选线后，结果接地仍未消失，排除了两条配电网线路同时异常的情况；此时值班调控员决定遥控断开10kV所有断路器，包括1、2号电容器和1、2号所变断路器并令运维人员现场检查，断开后接地依然存在，此时运维人员现场检查10kV I母TV及各间隔开关均正常，无明显异常；此时值班调控员又怀疑10kV I母TV故障或其他设备引起，决定变换系统方式进行检查判断，决定将任家庄变电站负荷由1号主变倒换至2号主变供电，对10kV I母短时停电后，拉开51-9 TV刀闸进行检查，在断开501开关后，电压恢复正常。

值班调控员再次通知运维人员细心检查1号主变501断路器间隔，经过检查及测试，1号主变低压侧B相避雷器绝缘受损，经过处理恢复正常供电方式后，10kV I、II母线电压正常，至此导致此次母线接地原因终于浮出水面。

由案例分析可知，造成母线电压异常原因多样，不能一味地认为是配电网线路原因，此外处理方法要灵活。

3 配电网母线电压异常现象处理方法
配电网母线电压异常是电网日
常运行中经常发生的现象，当发生
配电网母线电压异常现象时，值班
调控员首先要根据电压异常现象的
特征进行分析及判断，不能盲目；
根据具体原因进行准确、果断处理，
可按“快速进行故障隔离，尽可能
减少配电网停电范围，及时恢复非
故障区段供电或全线路供电”的原
则进行，具体方法如下：
（1）若是由于系统有功功率及
无功功率变化引起的母线电压越限
异常，值班调控员要及时进行无功
功率调整或者检查调度自动化系统
A V C动作情况，必要时适时进行
手动投切无功设备或调整主变有载
调压开关，确保母线电压在合格范
围内。

（2）若是一相电压降低至零值
或接近零值，另两相电压升高至线
电压或接近线电压，判断为系统单
相接地（金属性接地或非金属性接
地）时，值班调控员应根据接地情况
（接地母线、接地相、接地信号、电
压水平等异常情况）及时处理，尽
快找到故障点，并设法排除、隔离；
永久性单相接地可持续运行，时间
不超过2h。

查找单相接地顺序如下：
1）对于配有完好接地选线装置
的变电站，可根据其装置反应情况
来确定故障点。

2）按照事先制定的选线顺序表
执行拉路选线。

3）具备技术条件的，可参照配
电自动化系统给出的接地定位来分
析判断。

4）将电网分割为电气上互不
连接的几部分。

对两主变并列运行，
母联断路器运行时，可将母联断路
器转热备分割系统后再次进行判断。

5）停用空载线路和电容器组。

6）试拉线路长、分支多、负荷
轻、历史事故多且不重要的线路。

7）试拉分支少、负荷重的线
路，最后停重要用户线路，但要首
先通知该用户。

在紧急情况下，重
要用户来不及通知，可先试拉线路，
事后通知客户服务中心。

8）对于双母线的变电站，重要
用户的线路不能停电时，可采用倒
换母线的方法来寻找。

分析判断后，值班调控员要将
选线结果及电压异常数值、选线前
后负荷情况、选线后线路带电情况
准确、及时地通知给配电网线路运
维人员或变电站值班运维人员，以
便快速处理；同时根据选线监控信
号，当选线完成后出现“控制回路
断线”信号时，值班调控员还要一
并通知变电站运维人员，防止拉路
后停电时间过长。

若通过上述处理
后，接地仍不消失，值班调控员不
能一味地认为是配电网线路故障原
因引起的接地，还应考虑和检查：
①多条线路同时接地；②母线设备
接地；③主变低压侧设备接地。

（3）若一相电压逐渐降低，另
两相电压仍为相电压，判断为母线
电压互感器高压一次熔断器熔断或
二次熔断器熔断时，值班调控员应
及时、准确地将现象通知给变电站
值班员进行检查并更换熔断器；另
外当发生TV断线时，值班调控员此
时要特别注意与电压有关的继电保
护，必要时要采取防止继电保护误
动的措施。

（4）若根据电压异常现象判断
为某相断线时，值班调控员要特别
注意三相的非全相运行，根据具体
情况作出相应调整，或将线路转检
修或进行带电作业处理，也可进行
断线区段隔离，首先恢复其他非故
障区供电。

（5）若根据电压异常现象判断
为谐振时，此时值班调控员要及时
调整运行方式，如投入备用线路，
以改变系统运行参数，达到破坏谐
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振条件的目的从而消除谐振。

4 结语
快速分析及处理配电网母线电压异常对确保电力系统安全、可靠、稳定运行具有重要意义。

本文通过对配电网母线电压各种异常现象及值班调控员的处理方法进行深入分析和探讨，得出如下结论：
参考文献
［1］曹梅月，要焕年．电力系统谐振接地［M ］. 北京：中
国电力出版社，2000：18-19．
［2］李润先.中压电网系统接地实用技术［M ］. 北京：中国
电力出版社，2002：46-47．
［3］韩涛.电磁式PT 一次侧熔断器熔断原因分析及防治措施
的研究［D ］.保定：华北电力大学，2006．
［4］刘健.配电网故障处理研究进展［J ］. 供用电，2015，32
（4）：8-15.
LIU Jian.Advances on distribution network fault processing technology ［J ］. Distribution & Utilization ，2015，32（4）：8-15.
［5］电力工业部第8号令.供电营业规则［Z ］. 北京：中国电
力工业部，1996.
［6］GB/T 12325—2008 电能质量 供电电压偏差［S ］.
［7］国家电网生［2009］133号 国家电网公司电力系统电压
质量和无功电力管理规定［S ］.
［8］巩云峰，马振祺.农村配网线路频繁跳闸原因分析及防
范措施［J ］.电气技术，2015（11）：105-107.
GONG Yunfeng ，MA Zhenqi.Distribution lines in rural areas of frequent trip cause analysis and prevention measures ［J ］. Electrical Technology ，2015（11）：105-107.
［9］李炼.浅析小电流接地系统中母线电压不平衡［C ］//
2010年云南电力技术论坛论文集，2010：6-11.
［10］
邱毓昌，施围，张文元编.高电压工程［M ］.西安：西安交通大学出版社，2006：105-106.
作者简介：
杜严行（1984—），男，硕士，工程师，研究方向为电能质量及电力系统运行与控制。

收稿日期：2016-07-10；修回日期：2016-11-07Discussed on Busbar Voltage Anomalies Analysis and Processing Method in Distribution Network
DU Yanxing
（State Grid Ningdong Power Supply Company ，Yinchuan 750411，China）
Abstract: Busbar voltage anomalies often occur in distribution network，which can effect user ’s power supply quality，or cause a power supply outage. Aiming at all kinds of busbar voltage anomalies in medium voltage distribution network system，combining with the actual distribution network operation case in a given area，the characteristics of all kinds of voltage anomalies and reasons are analyzed. The processing principle and method of voltage anomalies are proposed，which can provide effective reference for dispatchers and operators to process voltage anomalies of distribution network timely，accurately and rapidly，providing great realistic significance for ensuring the safely and stable operation of the power grid.
Key words: voltage anomalies；small current grounding system；single-phase grounding fault；processing principles；processing method
（1）配电网母线电压异常现象复杂多样，值班调控员处理时不能盲目，要结合具体的电压异常现象特征加以分析判断，快速、准确地对运维人员下达巡线指令进行现场实际处理。

（2）文中给出的配电网母线电压异常处理原则及各种电压异常现象处理方法，能为配电网值班调控
员处理电压异常事件提供参考依据。

（3）引起配电网母线电压异常现象的原因多样，值班调控员需要综合分析判断，灵活处理，不能一味地认为是配电网线路原因，这样可以有效地进行快速处理，缩短处理时间；同时接地拉路选线时要特别注意自动化信息，防止拉路停电时间过长。