6kV公用Ⅱ段三相相电压不平衡现象分析及处理

陈小五

广东省广州市邮编：511458

摘要：6kV公用II段母线检修后，三相对地电压不平衡，导致母线接地报警。通过分析，找到引起6kV公用II段三相对地电压不平衡的原因，原因是#2启备变低压侧分支对地电容不平衡引起，并提出可行解决办法，

关键词：6kV不接地系统；零序电压波动；对地电容不平衡

我国高压输电采用三相对称交流电，三相电压幅值相等，相位依次相差120°。但是对于不接地系统，如6kV系统，会出现对地电压不对称的现象。例如6kV公用IIA/B段母线检修后，在无故障情况下，出现三相线电压保持对称，但是三相对地电压出现不平衡，零序电压波动现象。下面通过分析，解释三相对地电压不平衡的原因，并提出问题解决措施。

一、概述

6kV公用段母线分为A、B段。正常运行时，A、B两段由#2启备变供电，联锁开关BK投入，Ⅰ期6kV公用IA（B）段与Ⅱ期6kV公用IIA（B）段互为联锁备用，600Ⅰa和600Ⅰb开关合闸，联络开关600Ⅱa和600Ⅱb开关处于联锁备用状态，备用电源自投由公用段快切装置实现如图1所示。

图1 II期6kV系统一次接线图

二、事件经过

12月11日6kV公用ⅡA段检修后转运行时，6kV公用IIA段母线三相相电压显示不平衡（3.12kV/4.05kV/4.15kV）、零序电压15-19V（二次值）波动。后通过606a开关对6kV公用IIA段和I期/II期备用电源联络电缆同时进行充电，6kV公用IIA段母线三相电压显示平衡（均为3.7kV）、零序电压0.2V，恢复6kV公用IIA段正常运行方式。

12月13日6kV公用IIB段检修后转运行时，情况如前。分别通过606b开关对6kV公用IIB段和I期/II期备用电源联络电缆或606b开关对6kV公用IIB段和#3/#4机组备用电源联络电缆同时进行充电，6kV公用IIB段母线三相电压显示平衡（均为3.59kV）、零序电压0V，恢复6kV公用IIB段正常运行方式。

三、事件分析

我厂6kV系统中性点不接地，属于小电流接地系统。开口三角形是指电压互感器三相二次绕组按三角形接线连接，但最后有一点不连上，即构成开口三角。正常情况下，三相对地电压平衡，开口三角上没有电压；当发生系统单相接地等，三相对地电压不平衡，则开口三角上就会出现电压。通过检测开口三角上的电压，就可以知道6kV系统三相对地电压不平衡，有异常现象，这在电力系统上被称为“6kV母线绝缘监测装置”如图2所示。

图2 6kV母线电压互感器接线图

导致6kV系统零序电压不为0的情况有：单相接地、负载不平衡、系统谐振、系统对地电容不平衡等。从现场参数变化可排除前三种情况：

1、单相接地导致中性点漂移产生零序电压，那接地相相电压应该下降（最低为0），非接地相相电压升高（最高达线电压6kV），零序电压数值应该较高，但从参数看相电压变化不大，零序电压在15~19V波动，可以排除单相接地。

2、6kV公用II段空母线，可以排除负载不平衡导致三相相电压偏差产生零序电压。

3、系统谐振（又叫铁磁谐振），铁磁谐振一般表现为一相、两相甚至三相对地电压升高，部分情况下电压会发生低频摆动。但是，检查

6kV公II用段母线PT二次侧开口三角侧消谐装置并未动作，同时6kV公用IIA段充电运行至少4小时，三相相电压仍不平衡，因此可断定不是系统谐振引起三相相电压不平衡。

4、系统对地电容不平衡导致中性点漂移。由于变压器高压侧与低压侧绕组、高压侧绕组对地、低压侧绕组对地、相与相绕组间都存在电容。由于结构上的原因，三相绕组总的对地电容不会完全相等。#2启备变只带分支PT的情况下，对地电容值主要取决于变压器对地电容，分支PT仅相当于一个电感，电路原理如图3所示。

图3 #2启备变低压侧分支系统电路原理图

#2启备变低压侧△接法，相电压、线电压关系如图4所示。其中Uab、Ubc、Uca为线电压（6kV）；Uao、Ubo、Uco为相电压（3.5kV）。由于△接法绕组没有实际的中性点，故O点为虚拟的等效中性点。

变压器对地电容分别为Ca、Cb、Cc。由于三相对地电容Ca、Cb、Cc不相等，因此中性点电位O漂移到O’,产生零序电压Uoo’如图4中红线所示。

图4 三相电压相量图

对地电容不平衡导致中心点漂移原因：三相相电压正常时，任意时刻三相电压的和为0即Uao+Ubo+Uco=0，如图5所示。当对地电容不平衡时，Uao+Ubo+Uco≠0，三相相电压的差值等于零序电压如图6所示。

图5 低压侧正常时三相对地电压曲线

图6 低压侧中心性漂移后三相对地电压曲线

电源中性点的偏移情况由三相对地电容Ca、Cb、Cc不平衡情况决定，随着投入系统的负荷而变化。在投入I/II期联络电缆或#3/#4机组备用电源电缆（上述电缆对地存在电容）后，变压器对地电容远小于负载总阻抗，对电压偏移不产生影响，可以忽略不计。假设投入的是三相平衡负荷，电源中性点O点与O’点重合，三相电压平衡。这就是随着联络电缆投运，6kV公用II段母三相对地电压反而趋于平衡的原因，电压变化如表1。

名称		Uan	Ubn	Ucn	Un	Uab	Ubc	Uac
母线投运前 启备变B分支电压	二次电压	70V	58V	59V	17V （二次值）	104V	105V	105V
	折算一次电压	4.2kV	3.48kV	3.54kV	/	6.24kV	6.3kV	6.3kV
母线投运后，空母线电压		4.23kV	3.45kV	3.59kV	15.3V（二次值）	/	/	6.3kV
母线带I/II期联络电缆时母线电压		3.59kV	3.59kV	3.59kV	0	6.3kV	6.3kV	6.3kV
母线带#3/#4期联络电缆时母线电压		3.59kV	3.59kV	3.59kV	0	6.3kV	6.3kV	6.3kV

表1 #2启备变B分支母线电压随负载变化情况表

四、结论

通过上述的分析可以得出结论如下：6kV公用II段母线三相对地电压不平衡是由于#2启备变低压侧分支对地电容不平衡引起的。由于零序电压在15~19V间波动，可推断#2启备变低压侧分支对地等效电容值不大。这种不平衡，若6kV公用II段系统有负荷出线，不平衡现象将会消失。如我厂采用公用II段正常运行带#3/#4机备用电源电缆，利用长电缆有较大的对地电容，消除6kV公用II段三相对地电压不平衡状况。

1、王维俭．电气主设备继电保护原理与应用［M］．北京:中国电力出版社，1996．

2、许成祥．中性点不接地系统单相接地时各相对地电压变化的探讨［Ｊ］．地方电力管理，3、２００１（１１）：４９，５０

3、郭世伟．中性点不接地系统电压不平衡现象分析［Ｊ］．内蒙古电力技术，２００６，２４（３）：２９～３１