一起10kV母线电压不平衡的原因分析

摘 要 本文针对一所35kV变电站10kV系统发生接地后出现的三相电压不平衡现象，通过对电压互感器和消谐器的试验及原理分析，找到主要原因，得出此次电压不平衡主要是由消谐器和电压互感器共同引起的结论。其位移电压的大小与电压互感器励磁特性的好坏、三相YH励磁电流的一致性及消谐器电阻值的大小有很大的关系，并提出解决对策，为正确判断电压不平衡的原因提供了参考。

关键词 母线电压不平衡 电压互感器 消谐器

电力系统三相电压平衡是电能质量的主要指标之一，但是中性点不接地系统经常会出现电压不平衡的情况，产生电压不平衡现象的原因有很多，单相接地、电压互感器保险熔断、铁磁谐振、负载不平衡等都可能会引起电压不平衡的现象，如果不能正确判断，必然会影响设备的稳定运行，甚至扩大事故。以下就公司系统内曾发生过的一起电压不平衡的事件原因进行分析探讨。

一、故障情况

安康供电公司所属一座35kV变电站10kV系统发生接地，在接地持续两小时，故障排除后，10kVⅡ母电压出现不平衡异常情况，A相电压为7.3kV、B相电压为5.4kV、C相电压为5.7kV。

二、现场检查及试验

在对10kVⅡ母YH停电后，检修人员到达现场，对YH进行检查。该YH型号为：JDZX9-10，绝缘水平：12/42/75kV，额定电压：10000/√3/100/√3/100/√3/100/3V，陕西陕开互感器有限责任公司，2011年1月生产，2011年4月投运。YH一次绕组末端中性点处串联消谐器。

（一）外观检查

第一，YH三相表面正常，无烧灼、裂纹等情况。

第二，消谐器与中线点连接的螺杆丝口存在滑丝，YH中性点与消谐器连接不紧固。

第三，外观检查消谐器阀片之间结构松散。

（二）试验项目及数据

第一，YH绝缘电阻：A相：10000 MΩ，B相：10000 MΩ，C相：10000 MΩ。

第二，YH一次直阻：A相：515.1Ω，B相：515Ω，C相：524Ω。

第三，YH励磁特性试验。

第四，消谐器试验：电阻测试为100 MΩ。（根据厂家说明书正常的消谐器电阻应为kΩ级别）。

（三）试验数据分析

从以上试验数据分析，可以得出以下结论：

第一，YH主绝缘良好，一次直流电阻无异常，在1.9倍的相电压下（二次侧110V），三相YH都未饱和，励磁电流都不大，折算到一次侧分别是8.7mA、9.6 mA、9 mA，励磁特性较好。A、B相YH励磁特性相近，C相YH与A、B相相比励磁特性有差异。

第二，消谐器电阻过大（正常为200kΩ左右），阀片散开。

结论：YH运行情况良好，无绝缘损坏、匝间短路等情况；消谐器损坏。

（四）处理过程

首先对中性点消谐器进行更换。将35kV高桥变电站10kVⅡ母YH中性点消谐器更换为LXQ（D）Ⅲ-10型，电阻为300kΩ。

更换后恢复10kVⅡ母YH运行（带消谐器投入）。后台机显示的10kVⅡ母电压为A相：6.48kV、B相：6.19kV、C相：5.92kV，用万用表测得的二次电压为A相：65V、B相：62V、C相：59V，开口三角形电压7.03V，线电压UAB：108V、UBC：107V、UCA：107V。由以上数据可以看出：10kVⅡ母三相线电压基本平衡，相电压不平衡现象得到缓解，但仍然有不平衡现象。在申请10kVⅡ母YH停电后，将一次侧的消谐器与中性点连接打开，使三只YH中性点直接接地后，10kVⅡ母YH重新带电。一次电压为A相：6.2kV、B相：6.2kV、C相：6.2kV，二次电压为A相：63V、B相：62V、C相：62V，开口三角形电压为0V，可见此时10kV Ⅱ母三相电压已基本平衡。

由此可见：三相YH一次绕组中性点经消谐器接地会产生中性点位移电压。

三、中性点产生位移电压原因分析

（一）消谐器原理

消谐器是安装在YH一次绕组星形接线中性点与地之间的高容量非线性电阻器，起消谐与限流的作用。从消谐、抑制涌流的角度考虑，消谐器的阻值越大越好。但是消谐器阻值过大，在通流时消谐器上会产生一个高电压，此电压可能会烧毁消谐器，并且会伤害YH高压尾的绝缘水平。

（二）YH的励磁特性

由于电磁式YH励磁特性具有非线性特征，当一次绕组接入电压所产生的磁通超过饱和点时，绕组中励磁电流发生变化，当有一定的电流通过消谐电阻，此时中性点位移电压为消谐器电阻上产生电压。

（三）YH和消谐器对中性点位移电压的影响

若三只YH的励磁特性相差较大，就相当于三相不对称负载，那么流过中性点的三相励磁电流就不为0，在消谐器上将会产生较大的叠加电压。此时中性点位移电压等于此叠加电压（且消谐器电阻越大，此叠加电压越大），零序电压加在正序的电源电压上，造成三相电压不平衡。

通过以上三个方面的分析，可以得出：当三相YH励磁特性不同时，中性点会有励磁电流，在通过相等的励磁电流时，消谐器的电阻值越大，中性点电压偏移越严重，三相电压越不平衡。

四、结语

第一，该变电站10kV母线接地故障处理后，10kVⅡ母出现电压不平衡的现象，是由于消谐器与YH中性点未连接好，中性点与地之间电阻增大，在系统发生单相接地故障后，消谐器由于电阻增大，通流能力降低，大电流流过时消谐器烧毁导致中性点不接地，造成中性点位移严重。

第二，10kVⅡ母更换消谐器后，仍然存在三相电压不平衡现象，由10kVⅡ母YH试验数据可以看出，额定电压下（二次侧60V），A、B、C三相励磁电流换算到一次侧分别是2.4mA、3.7mA、2.5mA，B相与A、C相励磁特性有差别，大于规程要求的30%。运行中，三相YH励磁电流叠加不为0，在消谐器电阻上将产生电压，引起中性点偏移，使母线电压不平衡。

由此可见：此起电压不平衡主要是由消谐器和电压互感器引起，其位移电压的大小与电压互感器励磁特性的好坏、三相YH励磁电流的一致性及消谐器电阻值的大小有很大的关系。

（作者单位为国网安康供电公司）

[作者简介：郭晓艳（1977―），女，陕西白河人，本科，工程师，主要研究方向：高压电气试验。]

参考文献

[1] 陈天翔，王寅仲.电气试验（第二版）[M].中国电力出版社，2008.

[2] 陈化钢，张开贤，程玉兰.电力设备异常运行及事故处理[M]. 2008.

[3] 赵玉林.高电压技术[M].中国电力出版社，2008.