6KV配电装置中的电压不平衡现象的分析判别

在发电厂的高压厂用6KV系统配电装置运行中，经常会发生高压厂用母线电压不平衡的异常现象，导致高压厂用母线电压不平衡的原因主要有母线接地、高低压保险熔断及发生电压谐振等等，本文就发电厂的高压厂用6KV系统配电装置中的电压不平衡现象进行分析判别，对造成母线电压不平衡的原因进行分析总结。

1、前言

　　在发电厂的高压厂用6KV系统配电装置运行中，经常会发生母线电压不平衡的异常情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而影响设备的安全运行，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。

2、一般情况下电压不平衡的分析

２．１ 厂用6KV系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即PT高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于PT还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120⁰，同时由于断相造成三相电压不平衡，故测量PT开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压。例如：C相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号。
　　２．２　厂用6KV母线PT低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡，故测量PT开口三角形处没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。
　　２．３　当厂用6KV母线上某点发生金属性接地时(如A相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等，如图2。

图1　C相断相时电压向量图 图2　A相接地时电压向量

特别值得注意的是在这里所说的接地并不单单指母线接地，当母线检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到母线上的某个负荷有接地，例如厂用高压电动机、避雷器、电压互感器、甚至低压厂变压接地。对于接地故障的处理要严格按照规程的规定执行（接地故障的查找时间不超过两小时），若不能及时处理则会使单相接地演变为相间接地，导致事故扩大。

２．４　综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。

３、母线系统发生铁磁谐振造成的电压不平衡现象分析

母线系统发生的铁磁谐振有并联铁磁谐振和串联铁磁谐振两种。并联铁磁谐振是指中性点不接地系统或小电流接地系统中，母线系统的对地电容与母线电磁电压互感器（一次中性点接地）的非线性电感组成谐振回路。串联铁磁谐振是指大电流接地系统中断路器断口均压电容与母线电磁电压互感器的非线性电感组成谐振回路。由于高压厂用6KV系统一般都是采用中性点不接地系统，因此本文只讨论高压厂用6KV系统发生并联铁磁谐振引起的电压不平衡。

有两种情况会容易引起高压厂用6KV系统的电压互感器发生铁磁谐振：第一种是电源对只带电压互感器的空母线突然合闸；第二种是发生单相接地。在这两种情况下，电压互感器都会出现很大的激磁涌流，使电压感器一次电流增大十几倍，从而诱发电压互感器过电压。

电压互感器铁磁谐振可能是基波（工频）的，也可能是分频的，甚至可能是高频的。经常发生的谐振是基波谐振和分频谐振。根据运行经验，当电源向只带有电压互感器的空母线突然合闸时易产生基波谐振；当发生单相接地时易产生分频谐振。
发生铁磁谐振时由于电源电压中的零序分量及高次分量的存在，也会出现接地信号，但系统中实际并无故障点。此时三相对地电压的变化与接地时的现象截然不同。铁磁谐振与接地现象的异同点如表2所示。

４、电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析

采用三相五柱电压互感器构成绝缘监视装置，如图3所示。一次系统一相接地时，接于接地相的电压互感器高压绕组被短路，对于该相的二次绕组输出电压等于零，开口三角绕组有不平衡电压输出，接地继电器XJJ励磁，绝缘监视装置发出一次系统接地信号。一般情况下，这套绝缘监视装置能准确的发现一次系统接地故障和判别发生故障的相别。但是这种绝缘监视装置有时也会发出错误的信号，并会造成一次系统接地的假象。例如厂用６KV五段就发生了这种现象，厂用６KV五段发“6kV母线接地” 报警信号，从绝缘监察表可以看到：Ua＝3.2kV，Ub＝0，Uc＝3.2kV，现场检查未能发现明显的接地点，依次拉开母线上的各个负荷开关接地并未消除，检查母线PT，发现B相高低压保险均熔断。更换好PT保险后，A相电压为6.4kV，B相为0，C相为6.4kV，再次检查PT保险完好，怀疑高厂变低压侧接地，退出高厂变运行，然后用摇表测绝缘情况：变压器、母线等均无问题，为什么会出现这种现象，经过对PT进行仔细检查分析，终于找到问题之所在，分析如下：从图3可看出，PT二次接线的特点是：采用B相接地方式，而中性点是经过一个击穿保险JRD接地。从故障经过可以看出：①第一次电压不平衡(Ub＝0，而其余两相并不升高)，既不象接地现象，也不象高压保险熔断现象，因为若高压保险熔断，B相应有一定的感应电压，只能是高、低压保险均熔断才会是这样，检查果然如此；②保险换好后，三相电压变为Ua＝6.4kV，Ub＝0，Uc＝6.4kV，又变为典型的接地现象，然而母线上的负荷均已拉开，用摇表摇测变压器，6kV母线及PT本身均未发现有接地。之所以会出现这种现象，是因为中性点击穿保险击穿，使得二次绕组b相单相短路。由于二次回路单相短路电流小，且接地的b相与地同电位，因此，b相端电压接近于零，故b相输出为零；由于一次系统是中性点不接地系统，电压互感器一次绕组虽然中性点接地，但没有零序电流流通，因此，二次绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，零序磁通感应一个零序电势 ko,使得原来对称的三相电压 a、 b、 c变成不对称的三相电压 ′a、 ′b、 ′c，即A、C相电压升为线电压，B相为零，电压向量图如图4所示。当取下JRD后，中性点接地即消除，电压恢复平衡。

5、结论

由上述几种分析可看出，设备运行过程中，应分析各种电压不平衡情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。当出现母线电压异常情况时，运行值班人员要通过对中央信号装置、绝缘监视装置、电压表、电流表、功率表、现场巡视等综合判断，找出原因所在，及时排除故障，确保设备正常运行和供电的可靠。