一例核电站电压互感器三相电压不平衡缺陷的分析与处理

王 略，雷 成 ，张 钰 ，申雁鹏 ，王声学

(1.中核集团江苏核电有限公司，江苏连云港222042；2.江苏方天电力电力技术有限公司，江苏南京 211102)

中核集团某核电站目前运行有2台VVER1000型的核电机组，每台机组配备1台高压备用变压器，用于在正常厂用电源失去后为机组提供厂用电源。高压备用变压器为分裂绕组变压器，额定容量为63 MV·A，接线方式为YN-d11-d11，额定电压比为220/6.3/6.3 kV，低压侧2个绕组分别通过一段封闭母线连接至厂用电母线，每段母线都配有2台电压互感器。高压备用变压器在某次检修送电后，出现低压侧电压互感器测量的三相电压不平衡的现象，文中采用节点电压法对此现象进行了分析。

1 事件经过与原因分析

1.1 首次电压不平衡分析

高压备用变压器整体的接线如图1所示。

图1 高压备用变压器整体接线

2013年1月11日，1号高压备用变压器1BCT01在年度检修后复役，送电后变压器本体一切正常。在对1BCA和1BCB母线送电后，发现电压互感器1BCT01GT520和1BCB00GT510盘柜上显示的三相一次电压不平衡，于是又直接测量了2个电压互感器的二次电压值。测量结果如表1和表2所示。

从表中可看出，将测量的二次电压值乘上电压互感器的变比值，换算值和显示的一次电压值基本相等，2个电压互感器测量的各相电压值大小也对应基本相等，可排除测量显示表计的问题。该变压器本次检修前运行状态一切正常，没有发现电压不平衡的现象，检修过程中仅进行了外部检查处理，检修后的各项常规电气试验结果也都正常，基本可排除变压器本体的问题。而且，检查发现1BCA母线上的2个电压互感器的测量值也存在不平衡的现象。

表1 1BCT01GT520测量电压值

表2 1BCB00GT510测量电压值

根据上述现象，对该次电压不平衡作如下分析：该变压器低压侧为三角形接线，相当于一个中性点没有接地的三相交流电源系统。当仅带上厂用电母线时，三相负载主要为母线对地电容，如图2所示。CA，CB，CC为每相对地电容，ZA，ZB，ZC为每相负荷的等效阻抗。采用节点电压法[1]求解此电路，节点电压UN'N为：

图2 变压器低压侧接线

由于此时低压侧绕组的负荷仅为厂用母线，基本为纯容性负载，因此ZA，ZB，ZC主要由母线的对地电容决定，从而可近似认为：

将式（2—4）代入式（1）可得：

此时电源所带三相母线的长度不完全一样，母线长度又较短，因此三相负荷对地电容值之间的相对差异较大，即CA，CB，CC之间的相对差异较大，又因为：

在一般情况下，负载的中性点和电源中性点不是等电位，中性点发生了相对位移，假设式（5）计算后U˙N'N=Y∠。则三相负载上的电压：

即负荷中性点和电源中性点没有电位差，三相负荷的电压大小将相等。

图3 三相电压向量

1.2 再次电压不平衡分析与处理

经过上述分析后，判断此次电压不平衡是一种正常现象，决定向下游继续送电，带上了去下游母线的联络电缆。该电缆每相由3根截面积800 mm2的单芯交联聚乙烯电缆组成，总长度约150 m，对地电容量较大。此时2个电压互感器测量显示的电压如表3所示。

表3 带上联络电缆后的电压测量值 kV

可见，1BCT01GT520测量的电压值三相之间平衡，且此时1BCA母线上的2个电压互感器的测量值也达平衡，中性点位移现象已消除，但1BCB00GT510测量的B相电压仍然偏低，而其他两相的电压值和1BCT01GT520的测量值一致。根据上述现象判断，1BCB00GT510电压互感器可能存在问题，于是退出该电压互感器，进行检查和试验。

1BCB00GT510是由3个单相电压互感器组成，u-x绕组额定变比为，e-n 绕组额定变比为，3个 u-x绕组为星形连接，3个e-n绕组连接成开口三角。对3个电压互感器分别进行了电气试验，绕组绝缘电阻正常，电压比与铭牌相符，三相的空载特性也满足要求，各个二次绕组的直流电阻无异常，但在测量一次绕组直流电阻时，发现A、C两相测量值稳定，而B相的测量值忽大忽小，很不稳定。该电压互感器一次绕组通过熔断器和母线相连，熔断器外端用一个带螺纹的触头固定，里端为一有弹性的底座，用于将熔断器压紧。取下外端的触头，用手指按压熔断器发现，A、C两相有明显的弹性，而B相没有感觉到弹性。将熔断器取出进行检查，发现B相内部底座表面上有明显烧黑的痕迹。

由此现象可以断定，由于熔断器里端的底座卡死，失去了弹性，不能对熔断器起到压紧固定的作用，造成其与熔断器接触不良，接触电阻变大，一次回路中在此接触面上的电压降变大，从而导致测量的电压值偏低。熔断器由于未被压紧，在带电运行时由于振动等原因，会在底座的接触面部位发生轻微放电，从而造成底座表面烧黑。

更换B相电压互感器后，将1BCB00GT510再次投入运行，测量显示三相电压值平衡。

2 后续措施

由于电站内的6 kV电压互感器均为此结构，为防止出现类似的问题，利用机组年度停机检修的时间，对全厂的该类型电压互感器进行了全面检查，未发现有类似的缺陷。但从这次事件分析可知，这种弹性结构的底座存在因卡死而失去弹性的隐患，因此该检查项目应作为一个固定的项目在以后该类型电压互感器的检修时执行。

3 结束语

此次某核电站高压备用变压器低压侧电压互感器测量电压不平衡的现象由两种原因引起，一是由于负荷中性点发生位移，这是一种正常的现象，设备可以继续投运；二是由电压互感器一次回路高压熔断器接触不良导致的，开始时由于存在中性点位移现象掩盖了这一缺陷，此时就需要对电压互感器进行维修或更换。因此，对于电压互感器测量电压不平衡的现象，要进行全面分析，根据不同的原因采取行之有效的措施。

[1]刘耀年，霍 龙.电路[M].北京：中国电力出版社，2006：241-242.