浅析配电变压器中性点断线的危害及预防

作者/张文勇，国网山东省电力公司乐陵市供电公司

浅析配电变压器中性点断线的危害及预防

作者/张文勇，国网山东省电力公司乐陵市供电公司

在配电网系统中，变压器是重要的配电设备，承担着电压转换的关键任务。一旦变压器中性点断线，将会对配电网的稳定运行造成较为严重的影响。本文在简单分析配电变压器中性点断线危害的基础上，对配电变压器中性点断线的预防策略进行了探讨。

变压器；中性点；断线

引言

配电网中变压器运行的质量，对配电网的运行稳定性、可靠性有着显著的影响。依据电力设备试验规程，100kVA以下变压器接地点电阻应当小于10Ω，100kVA以上变压器接地点电阻应当小于4Ω。但在实际的变压器运行环境当中，由于施工质量不达标、日常维护不到位、偷盗行为、外力破坏等，变压器中性点经常出现断线的情况，一旦变压器中性点断线，将直接导致变压器接地点电阻增加，进而导致供电异常，甚至在某些情况下出现电气设备被烧毁、危及人身安全的情况。

配电变压器中性点断线的危害比较大，这给供电企业带来了很大的管理难题，供电企业不得不采取经常性的巡查方式，对配电变压器的运行状态进行全面检查，增加了配网运行维护的工作量。近年来，配网尤其是低压配网中变压器中性点断线的故障呈现多发态势，给配网的安全稳定运行造成了较大阻碍，导致配网的供电质量出现下降，甚至影响到用户的用电安全。因此，必须采取适当的措施对配电变压器中性点断线的情况进行预防[1]。

1.配电变压器中性点断线的危害分析

常见的配电变压器中性点接地工作原理如图1所示。

配电变压器中性点断线将会给配电变压器的正常工作带来严重的影响，并给配电网的正常运行带来安全隐患，增加配电的实际成本。具体来说，配电变压器中性点断线带来的危害有以下几点。

图1

■1.1 中性点电压偏移

在配电变压器中性点正常接地的情况下，接地的电阻是非常小的，可以近似看为0Ω，中性点的电压也和大地的电压相同，从而良好的保证了变压器运行的安全性。而一旦配电变压器中性点出现断线的情况，则中性点的接地电阻将趋近于正无穷大，如果此时线路中的三相负载处于不平衡的状态，还会进一步加剧配电变压器中性点断线带来的负面影响，导致中性点电压偏移现象出现。进而对配电网带来恶劣的影响。

在中性点电压偏移的影响下，配电网的三相电压将失去平衡，一般情况下低电压的一相将无法继续正常进行电压供应，造成配电网中的电气设备无法正常运行，而此时，高电压的一相则出现电压偏高的情况，过高的电压会直接损害配电网中的电气设备，导致配电网的整体供电质量显著下降。在中性点电压偏移的影响下，如果单相短路，没有出现短路故障的相会出现电压猛增，对配电网的正常供电产生负面影响，甚至烧毁部分线路脆弱的绝缘层。中性点电压偏移出现后，中性点电压升高，再加上单相短路的影响，较为容易导致中性点绝缘层被击穿，给供电的安全性带来较大影响，引发变压器受损，甚至导致周围出现人员触电伤亡。

在配电变压器中性点断线的情况下，避雷器的接地电阻在中性点断线的影响下，也可能出现电阻上升的情况，一旦此时遭遇雷雨天气，避雷器的工作效果将大大减弱，可能由此引发过电压现象，导致配电网受损。

■1.2 线路损耗增加

在低压配电网中，当前主要采用三相四线的线路架设方式，再加上线路中出现三相不平衡的情况，中性点中必然会出现异常电流，进而导致相线和中线均出现电能损耗。如果此时线路中三相负荷是平衡的，中线的电流为0，可以计算得出线路的有功损耗为P1=（Ia2+Ib2+Ic2）R=3I2R，如果此时线路中三相负荷是不平衡的，中线中必然会出现一定的电流，可以计算得出线路的有功损耗为P2=（Ia2+Ib2+Ic2+2I02）R。可见，在低压配电网中，中性点断线的出现会导致低压配电网线路损耗增加。

在高压配电网中，如果线路中出现三相不平衡的问题，高压配电线路也会受到较为严重的线损影响，线损程度显著增加。此时，假设高低压端电流之间的关系为正相关，设：Ia=1.5I·，Ib=Ic=0.75I，高压系统内不同相的电阻：R，此时结合高压配电箱线路功率损耗公式P3=Ia2R+2（Ib）2R=3.375I·2R，在中性点偏移的情况下，配电线路损耗的功率为P4=3I·2R，继续计算可得配电线路线损的增加比例为（P3-P4）/P3×100%=37.5%，由计算结果可见中性点断线的情况下高压配电网线路损耗增加的比例之多。

■1.3 对零序电流的影响

在不对称故障发生时，对其分析多采用对称分量法，所取得的分析结果较为准确。在分析过程中，通常认为一组不对称的三相量，可以将其进行分解，进而将其变成正序、负序、零序的对称性相量。在当前广泛使用的三相电路配电网系统当中，所有的非对称三相相量都可以被有效分解，进而转化成为三组三相对称相量，方便对其进行分析。

当配电系统如果出现三相负荷不平衡的情况，如果此时变压器接地线仍然可以正常工作，那么对应的零序电流值会迅速上升，当超过一定的电流阀值后，线路中的保护设备将会迅速动作，将过大的故障电流隔断，对配网进行保护。

当配电网变压器出现中性点断线的情况，此时三相电流幅值可能随之上升，但零序电流的具体数值会出现下降，此时配网中的保护设备会发出警示信息，但是无法通过断开线路对故障进行瞬间隔离，其保护功能得不到有效发挥，有可能给配网带来较大的损害[2]。

2.配电变压器中性点断线的有效预防

在正常情况下，配电变压器中性点不容易出现断线的情况，如果配电网中性点出现断线，可能和配电变压器安装过程中人工操作不当有关，也可能是由于配电网运行过程中运行维护工作不到位，也可能是由于部分人员非法窃电对中线点造成了破坏，还有可能是由于配电变压器中性点受到了外力破坏。结合配电网变压器中性点断线的可能原因，在此提供两点配电变压器中性点断线的预防措施。

■2.1 科学设置接地引下线

在正确定位的基础上，设置接地引下线，接地引下线应当沿着电杆进行敷设，并逐步进行，保证敷设的可靠性。在接地引下线敷设过程中，要对接地引下线的长度进行有效控制，避免过多迂回，从而对冲击电抗进行良好控制，确保接地引下线的各个部件可以同杆塔稳固连接。科学设置接地引下线，也可以在一定程度上增加接地引下线的承受外力冲击的能力，保证配电变压器接地引下线在大风天气等恶劣环境当中，保持稳固的接地状态，为配电网以及电气设备的安全运行提供保障。

■2.2 多点重复接地

为了避免变压器中性点断线，可以采用多点重复接地的接地方法。在锁定变压器中性线的基础上，从中寻找合适的位点，进行多点重复接地，即使某一点出现断线，其他接地点仍然可以保证配电变压器正常接地，从而保证线路稳定运行。在当地电阻上升或者某个接地线断开的情况下，其他相线仍然可以正常处于接地状态，保证大地电位始终处于0电位值，有力地保证了变压器的运行安全和配网中相关电气设备的安全，并有力保证了变压器周围人员的安全[3]。

3.结束语

实践证明，配电变压器中性点断线所带来的危害是非常严重的，不仅会导致配网供电异常、电气设备受损、线损增加，并且可能危及周围的人员安全，引发人身安全事故。因此，必须高度重视配电变压器中性点断线的问题，采取科学设置接地引下线和多点重复接地的方式进行有效预防。相关电力工作人员在安装配电变压器的过程中，应当按照科学的操作方式进行操作，保证配电变压器中性点接地功能的稳定性，提升配电变压器接地引下线的抗外力能力。

除此之外，对于引起配电变压器中性点断线的不法窃电行为，必须严肃制裁，以儆效尤。从而通过采取全面、有效的预防措施，实现配电变压器中线点断线情况的减少，保证配网系统的安全、稳定运行。

＊ [1]梁伟锋.探讨配电变压器中点接地线断线危害及预防措施[J].通讯世界,2016,06:195-196.

＊ [2]黄涛,赵书涛.10kV配电变压器中性点带电的危害及防范对策[J].电子测试,2016,07:102-103.

＊ [3]王仁杰,王敏.谈10kV配电变压器中性点带电的危害[J].通讯世界,2016,22:111-112.