分析中性点不接地系统电压不平衡的原因

中性点不接地系统经常会出现电压不平衡的情况。电压不平衡的现象及其产生的原因很多，以致运维人员难以判断，如不能判断错误，必然会影响设备的稳定运行，甚至扩大事故。以下就电压不平衡的原因进行分析探讨。

一、电压不平衡的常见的现象及原因

中性点不接地系统的电压不平衡的原因有多种，最常见的有高低侧断线(保险熔断)、一次系统接地，也有一些特殊的原因，如三相负荷不平衡，中性点安装的消弧装置故障引起。

1.高压侧断线(保险熔断)造成三相电压不平衡

中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于高压侧断线(保险熔断)造成，由于PT还会有一定的感应电压，熔断相电压降低，但不为零，其余两相为正常电压，三相两两向量角差为120。，因断相造成三相电压不平衡，开口三角形处也会产生不平衡电压，输出零序电压。例如：A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.　低压二次断线(保险熔断)造成三相电压不平衡

变电站低压二次断线(保险熔断)时，熔断相电压降低，但不为零，其余两相为正常电压，三相两两向量角差为120。，但因一次三相电压平衡，开口三角形不会产生不平衡电压，不会发出接地信号，这点可以作为判断电压互感器高压或低压保险熔断的重要判据。

3.发生金属性接地时造成三相电压不平衡

当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如A相)，接地相与大地同电位，其它两正常相(B、C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3。

因发生金属性接地并不仅仅限于输电线路，还应包含变电站的一次运行设备，当线路拉路检查完仍未能消除接地故障，则应怀疑到本变电站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。同时金属性接地也存在两条出线同时存在不同相金属性接地的情况，也为运维人员查找接地故障带来困难。

4.三相负荷的不对称造成三相电压的平衡。

三相负荷的不对称也会造成三相电压的平衡现象，较多出现在一些比较薄弱的区域电网。而造成三相负荷的不对称的原因可能是以下几个：

(1) 出线回路缺相运行，这对电压影响较大。配网线路长，某分支回路的一相跌落熔断器熔断，若该分支负荷较大，故障相甩负荷后电压升高，非故障相电压有一定的降低。若分支负荷小，线路呈容性，或者是小电源上网专线，故障相电压降低，非故障相电压较故障相电压高，这就造成电压三相不平衡。

(2) 有些大用户的进出线及配变高压侧发生跌落熔断器一相熔断或断线，也会造成电压不平衡。缺相运行的变压器有异常响声，故障相电流为0。

(3)线路参数不平衡、线路换位不完善、三相负荷分配不对称，也会造成电压不平衡。

5. 经消弧装置接地造成电压不平衡故障。

一些变电站安装了消弧装置可能会引起母线电压不平衡，主要是某些消弧装置为了取得中性点电压，特意将电压设成不平衡，但一般在合格范围，不会影响设备的正常运行。也有的是因为消弧装置故障造成电压不平衡，以下举一案例详细说明。

佛山局110kV小塘变电站装有三套消弧线圈装置，其中二号消弧线圈型号为： XHDC-750 20-120A 25档等差。当二号消弧线圈单独运行时10kV母线偶尔有三相电压不平衡现象(达1kV), 此时如果切除二号消弧线圈，10kV母线三相电压不平衡现象消失;若一号、二号消弧线圈并列运行，10kV母线三相电压平衡。

二、原因分析

从二号消弧线圈单独运行出现10kV母线三相电压不平衡现象，切除二号消弧线圈后10kV母线三相电压不平衡现象消失的情况来看，故障产生肯定与二号消弧线圈装置有关，究其原因有以下几种可能：

①系统对地电容不对称。如果属于该原因造成，则这种不平衡一开始就将产生，在不改变线路运行状态的情况下，不对称产生的不平衡将不会改变(一般情况下不对称电压较低)，因此该故障原因不成立。

②接地变故障。如果接地变局部线圈出现绝缘不良，三相电压也会造成不平衡，但是这种不平衡是不可恢复的，不可能有平衡的时候，因此接地变故障的可能性被排除。

③零序回路阻尼不够，造成零序回路出现谐振过电压。由于系统零序回路等效电路如下：

由于消弧线圈平时处于预调谐状态，即系统容抗基本上等于感抗，位移电压主要靠阻尼电阻限制，如果阻尼电阻很小或者为零，位移电压将很大，造成系统三相不平衡，严重时出现谐振过电压。由于系统运行时设置的脱谐度不为零，系统运行在过补偿状态，另外系统还存在一定的固有阻尼(例如接地变有4欧左右)，因此即使阻尼电阻为零，系统三相不平衡现象出现，但不一定造成真正意义上的谐振。从运行数据来看，系统出现不平衡电压1kV，是上述原因造成。

从阻尼电阻保护方式来看，此种消弧装置采用无源触发、双重可控硅保护方式，两级可控硅保护整定值有所不同，单相接地发生时，阻尼电阻两端电压升高，达到一定值时，第一级可控硅触发，阻尼电阻被短接，保护了阻尼电阻，如果第一级保护出现故障，第二级可控硅保护动作，这时阻尼电阻仍然得到保护，但是这时串在阻尼电阻下端的CT没有电流流过，系统可以知道第一级可控硅保护出现故障，可以防范于未然。另外保护不需要交流电源或者直流电源，即使阻尼电阻出现故障，不会造成重大事故。