35KV变电所 PT二次电压不平衡现象分析

科技成果报告

新建35/6KV变电所初次充电

PT三相电压不平衡原因分析

及解决方案

窑街煤电集团天祝煤业公司

二〇一一年十一月

目录

1立项背景 (3)

2变电所基本概况介绍 (3)

3 理论分析 (4)

4 PT发生铁磁谐振的危害 (8)

5 防止铁磁谐振，消除PT二次三相电压不平衡现

象的措施 (8)

6 产生的效益 (11)

7 创新点 (12)

新建35/6KV变电所初次充电PT三相电压不平

衡原因分析及解决方案

(窑街煤电天祝煤业公司甘肃天祝733211)

刘建荣温天和徐杜民多斌学

1、立项背景

2010年12月2日，天祝煤业公司在投用新建的35/6KV变电所时，当第一段母线充电时，用万用表测量发现二次侧的电压值不平衡，分别为76V、112V、101V，且开口三角端也出现高电压，电压值达102V左右，而且瞬间B相电压为零，有虚幻接地现象，停电对母线及PT进行检查没有发问题，对PT一次熔断器进行检测，发现B 相熔断器熔断，更换一只熔断器后，再次送电，发现二次三相电压仍然不平衡，开口三角端电压偏高，根据经验，在PT的开口三角端处加装一只白炽灯泡，目的是为了消除开口电压，投用后，白炽灯瞬间很亮然后又熄灭了，用万用表测量二次三相电压还是不平衡，且有一相PT熔断器熔断了,在变电所投用后，又陆续发生了母排瓷套管炸裂

和PT烧毁的事故，为了彻查原因，确保变电所的正常投用和正常运行，对上述问题进行系统分析,并采取合理的方案予以解决。

2、变电所基本概况

天祝煤业公司新建的35/6KV变电所供电系统为中性点绝缘（即中性点不接地）系统，属于小电流接地系统，其优点是在发生单相接地时，能继续工作一段时间（若接地电流不是太大，一般可继续运行1～2h），这是因为在中性点绝缘的小接地电网中，发生单相接地故障时，故障电流往往比负荷电流小得多，而且系统的电压仍然保持对称，相电压和线电压不仅量值维持不变，且相位角仍互为120°，所以便于运行人员查找故障点，并采取相应的措施；缺点是由于电网中性点没有固定电位，三相对地电压不稳定，在发生一相接地故障的情况下，其它两相的对地电压长高（一般升高√3倍），有可能使电网对地绝缘薄弱部分发生绝缘击穿，造成另一相接地，发生相间短路故障。

变电所6KV两段母线上各安装1套JDZ10-6型电压互感器，为了实现相对地电压监视和对地绝缘监察，PT的接线方式为星形/星形/开口三角接线，变比为6.3/√3/0.1/√3/0.1/3KV，变电所内6KV电缆出线共21条。正常运行时，电网的三相电压对称，基本无零序电压输出，其数值一般在0V～2V之间。

3、理论分析

1）电压互感器及其接线方式

电压互感器的作用是将电力系统高电压转换成与其成比例的低电压，输入到继电保护、自动装置和测量仪表中，电压互感器正常运

行时磁通密度高，接近饱和值，且一次电压越高，磁通密度越大，天祝煤业公司新建的35/6KV变电所6KV侧母线上安装的电压互感器为三绕组电压互感器，匝数多的绕组为一次绕组，有两个次级绕组，一个绕组用于测量相电压或线电压，称为二次绕组，另一个绕组用于测量零序电压，称为三次绕组。

天祝煤业公司新建35/6KV变电所6KV侧三相电压互感器二次回路接线方式如下图所示，其中A、B、C分别为电压互感器一次的三相输入端子，a、b、c分别为电压互感器二次三相输出端子，a＇、b＇c＇分别为电压互感器三次三相绕组的输出端子，L、N为电压互

感器

三次输出端子。

A B C

二次及三次绕组接线方式

a b c

L

a＇b＇c＇

x＇y＇z＇

N

﹡﹡﹡

﹡﹡﹡

﹡﹡﹡

2）产生不平衡电压的原因分析

理论上，小电流接地系统中电压互感器二次、三次电压相量图如

下图所示，图中Ùa、Ùb、Ùc分别为电压互感器二次三相电压，N、L、a＇、b＇、c＇分别为电压互感器三次电压三角形的三个顶点。正常运行情况下电压互感器三相一次电压对称并等于额定电压，二次三相相间电压U ab=U bc=U ca=100V，三次三相相电压U Laˊ=U aˊbˊ=U bˊN=33.3V，N、L点重合，即开口三角形输出电压U LN≈0V。

U a

U c

U b

Ua＇

U b＇

U c＇

L

N

二次及三次电压相量图

下图为中性点不接地电网PT的三相简化电路，设U a、U b、U c 为三相对称电势，C0为相对地电容，L a、L b、L c为PT励磁电感，U0为中性点对地电压，由于三相C0相等，三相电势对称，所以U0=0。

U a

U b

U c

N N＇

L a

L b

L c

3C0

U0

~

~

~

简化三相电路原理

由上图可见，当三相电压不平衡时，PT三相励磁电感就不相等，此时三相系统也不再是对称的量值，中性点电压偏移，将会产生零序

电流和对地电位U0，理论上，对于任何不对称的三相系统都可分解为三个对称的分量，即：零序分量、正序分量和负序分量，正序分量和负序分量数值相等，方向相反，矢量和为零，所以只有零序分量，即开口三角端就有了零序电压，零序电压叠加在二次侧三相电压上，就出现了二次侧三相电压不平衡现象。

通过理论剖析，结合现场测量和试验情况，判定这是由于PT 铁芯磁饱和发生了铁磁谐振现象，从理论上分析有以下两种情况：第一种情况：由于三相PT的伏安特性相差过大，造成三相励磁电流的基波值不平衡。PT一次绕组电流分布如下图所示，可用数字式万用表测量开口三角两端的频率，测到的频率是50HZ或150HZ，若频率是50HZ，说明三相PT的伏安特性相差过大，以至三相励磁电流的基波值很不平衡，改善方法是选择三相PT的伏安特性基本一致的编成一组。但一般情况下，由于三相PT的伏安特性相差过大，造成开口三角电压升高的情况不多，经我们现场测试，其频率是150HZ，所以可以排除PT的质量问题。

U a U b U

c

I AM I BM I CM

I0

R

一次绕组电流分布