6KV中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析

无锡友联热电股份有限公司 曹玉华



6KV中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析

无锡友联热电股份有限公司 曹玉华

【摘要】该文分析了中性点不接地系统电压不平衡的原因和应采取的措施。

【关键词】中性点；不接地系统；不平衡电压

1 前言

在无锡友联热电发电运行中，值班员经常发现绝缘监测装置异常。对此，若不深入认识，将导致故障点排查时间加长，可能发生（（第二点）接地，尤其是发生电弧性间歇接地而引起网络过电压，可能性更大。

2 电力系统中性接地方式

目前，电网中性点接地方式主要有：[2]1）中性点不接地。2）中性点经谐振接地。3）高电阻接地。4）中电阻接地。5）经电抗器和小电阻接地。6）直接接地；友联热电厂用电系统单相接地电流小于5A，因此6KV采用中性点不接地方式。

3 接地保护方式

电力系统故障，85%以上是接地故障，接地故障出现的零序分量只在有电联系的电网中流动，要求装设保护接地。所谓零序分量就是各相的电流大小相等、方向相同，此分量在正常运行及相间短路时不会出现，只有在接地故障时才会出现，直接反应接地故障。[3]

中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统的接地保护，通常有两种方式：绝缘监察装置和零序电流保护。

继电保护绝缘监察装置，互感器通常采用三芯五柱，五柱的铁芯便于零序磁通的通过，过电压继电器接在电压互感器的第二个二次侧开口三角形线圈上，反应零序电压，并通过电压继电器反映于信号，互感器第一个二次线圈接入三个电压表，测量系统三相对地电压。

4 一般情况下6KV中性点电压不平衡的原因分析

（1）接地故障，当线路或发电机定子线圈发生金属性接地时(如A相)，A相变成地电位，中性点电位升高，UN=-Ua，B、C相对地电压升高√3倍。

（2）PT熔断器熔断：友联热电采用三相五柱式电压互感器构成绝缘检查装置，当发现A相高压熔断丝断线后，A相PT测量电压基本降到为0，另两相电压（57.7V）不变，三相电压的向量和约是50V，友联热电副绕组过电压继电器整定动作值为15V，因而动作发出接地信号。当发现 A相低压熔断器熔断，中央信号屏发“电压回路断线”告警，三相电压的向量和为零，其它现象相同。

（3）熔断器熔断原因，从日常工作分析，主要原因有：1）电网参数发生改变出现铁磁谐振。2）一次系统发生单相接地，产生弧光接地过电压。3）二次负载过重。4）电压互感器本身绕组绝缘降低，设备故障等。

5 解决措施分析

系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，导致其绕组的励磁电流大大增加，产生谐振过电压，是PT熔断的主要现象，因此友联热电将PT接线改为4PT法，将一、二次中性点串联一台单相电压互感器，熔断情况大为改善。接线如图1所示。

图1 4PT正确接线图

第一副绕组接入三个绝缘监视电压表，监视相电压Ua、Ub、Uc。当A相金属性接地时，Uo＝Ua，过电压继电器YJ两端有电压大于15V，便发出接地信号，B、C相相电压上升√3倍。绝缘监察装置改进日，实际运行中保险熔断情况较少发生。

图2 三相五柱电压互感器接线图

6 几种故障实例分析

6.1 JBO型击穿保险接地产生的不平衡电压分析

击穿保险器是中性点不接地系统中防止高压窜入低压的一种保护设备，通常由两片铜制电极夹以带孔的云母片制成。其击穿电压在数百伏。如图2所示。电压互感器低压侧装设JBO型击穿保险接地，防止高电压穿入二次回路，造成二次回路电压升高对二次设备及人身造成伤害；同时B相B600接地设计同步系统。[1]

图3 JBO击穿时的电压向量图

如果当6KV电压互感器低压侧JBO型击穿保险接地时，母线单相接地光字牌亮，绝缘监视电压Ua＝3.6kV，Ub＝0kV，Uc＝3.6kV。

处理：

1）首先检查PT，发现B相高低压保险均熔断，立即进行更换，更换后Ua＝6.3kV，Ub＝0kV，Uc＝6.3kV，未消除故障；

2）依次拉合分段母联、拉合绝缘性能较差、防雷性能较弱的出线负荷，根据运行经验，绝缘及防雷性能弱的线路发生接地，可能是暂时性的，仍未发现接地点。

3）再次检查变压器、PT等设备绝缘，摇表摇测无穷大，均正常。

进行电气回路接线分析，6KV B相B600接地设计同步系统，解决N相接地时，系统单相接地后的电压偏移，同时，从更换熔丝前后，Ub均为零的现象，怀疑是否中性点接地。

4）再次对PT JBO检查，发现云母片已击穿，取下JBO后，中性点接地消除。

故障接触后，进一步分析，B相高低压保险更换后，Ua、Uc相相电压升高，二次绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，中性点偏移，零序磁通感应一个零序电势Uko，Uko=-Ub，即A、C相电压升为线电压，B相为零，电压向量图如图3。

6.2 4PT二次回路错误引起的不平衡电压分析

2012年3月某天。电气值班员发现“6kV接地”光字牌亮，三相绝缘监视电压表平衡且均为3.6kV，值班员测量二次电压，PT开口三角处为35V，过电压继电器动作正确。检查PT无熔丝熔断或击穿保险故障，又依次拉合分段母联，转移负荷线路、设备绝缘检查后，发现厂变进线端A相单相金属接地，而三相绝缘监视电压表却未能正确反映，进行电气回路接线分析，怀疑是否存在接线错误情况，经反复检查，发现了问题所在，如图4所示。

图4 4PT错误接线图

图5 A 相接地时4PT电压向量图

三相绝缘监视电压表误接入互感器的二次侧公共点与电压继电器的x’端，在日常运行中，三相电压平衡，Ux’=0，Ua＝3.6kV，Ub＝3.6kV，Uc＝3.6kV。

当厂变进线端A相单相金属接地时，其电压反映错误，B相电压表为b-x’的电压，因为Ux’＝－Ua，即Vb’＝Ubx’＝Ub－Ux’＝相电压，Vc’＝Ucx’＝Uc－Ux’＝相电压，向量图如图5。故三相电压表仍平衡，且均为相电压，而Ux有35V左右的零序电压，过电压继电器动作发出接地信号。

7 结论

由上述案列分析，电气值班运行过程中，中性点不接地或中性点经消弧线圈接地系统的接地保护故障，因根据表计反映，同时结合实际的电气接线回路，具体分析对待，不可机械判断，延误处理问题的时间，甚至扩大故障范围。

参考文献

[1]DL5000-2000火力发电厂设计技术规程[M].北京:中国标准出版社,2001.

[2]卓乐友.电力工程电气设计[M].北京:中国电力出版社,2004.

[3]范绍彭.电气运行[M].北京:中国电力出版社,2005.

曹玉华 (1981—)，男，江苏无锡人，大学本科，电气工程师，研究方向：电气工程。

作者简介：