變電站母線電壓不平衡原因分析

摘 要：電力能源供應(yīng)的主要指標(biāo)之一就是電壓的質(zhì)量，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行安全、人民生活質(zhì)量、工業(yè)生產(chǎn)安全等方面有直接影響。要保證電壓的質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制好變電站的母線電壓，保證其在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：變電站；母線電壓；不平衡；原因；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 16-0000-01

變電站是一級(jí)配電網(wǎng)的電源，也是變壓器側(cè)配電網(wǎng)負(fù)荷，在配電網(wǎng)中占據(jù)重要地位[1]。可以說(shuō)，變電站的自動(dòng)化程度直接反映配電網(wǎng)的自動(dòng)化質(zhì)量和水平。我國(guó)自上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始，要求35kV-110kV的變電所逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班變電所，提高變電站運(yùn)行的自動(dòng)化水平。而要保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全，進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行維護(hù)至關(guān)重要。其中，母線屬于變電站的重要設(shè)備之一，若母線電壓發(fā)生異常現(xiàn)象，且得不到及時(shí)的消除或處理，則會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。其中，比較常見(jiàn)的母線電壓異常現(xiàn)象是母線電壓不平衡。一旦母線電壓的不平衡達(dá)到一定程度，則可能會(huì)造成一系列后果，包括設(shè)備損壞、保護(hù)裝置誤動(dòng)等，進(jìn)而可能釀成大面積停電等事故。因此，保證變電站母線電壓的平衡非常重要。本文分析了變電站母線電壓出現(xiàn)不平衡的原因，并對(duì)如何預(yù)防母線發(fā)生不平衡現(xiàn)象提出了幾點(diǎn)建議，以其為廣大同行提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

一、變電站母線產(chǎn)生不平衡電壓的原因

變電站母線的電壓不平衡表示三相電壓間在幅值方面的差別，即與正常電壓相位之間存在的差值或相對(duì)偏移[2]。而電壓不平衡的程度則主要看零序電壓（或常用負(fù)序電壓）與正序電壓的比值。分析變電站母線產(chǎn)生不平衡電壓的原因主要有以下幾點(diǎn)。

（一）各相對(duì)地電容不相等

中性點(diǎn)絕緣電力系統(tǒng)中的各相由于對(duì)地電容不相等（主要是線路排列方式出現(xiàn)問(wèn)題引起）會(huì)造成中性點(diǎn)對(duì)地出現(xiàn)電壓位移。而電壓互感器的高壓線圈尾頭與地面是直接接觸的，出現(xiàn)電壓位移現(xiàn)象后，致使三相電壓也出現(xiàn)不平衡，從而會(huì)在開(kāi)口三角形回路中造成不平衡電壓現(xiàn)象，這是造成變電站母線電壓不平衡不容忽視的因素之一。

（二）電網(wǎng)本身參數(shù)原因

三相電壓產(chǎn)生不平衡現(xiàn)象多與電網(wǎng)本身的參數(shù)有關(guān)。例如，斷路器或斷路器所帶線路負(fù)荷出現(xiàn)不平衡，變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)匝間短路，電源電壓出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，架空線三相的對(duì)地電容出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)，電網(wǎng)諧波的含量偏大，電壓互感器的接線方式錯(cuò)誤，或者電壓互感器本身的特性等均是造成變電站母線電壓不平衡的原因。

（三）輸電線路過(guò)長(zhǎng)及三相位置不對(duì)稱(chēng)布置

中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)中的中性點(diǎn)偏移電壓，主要是由不對(duì)稱(chēng)度與系統(tǒng)阻尼率決定的。一般而言，正常的絕緣架空電網(wǎng)阻尼率低于3%，若使用硅橡膠絕緣材料時(shí)，阻尼率能有效降至1%或以下，因此，在正常情況下，三相電壓的偏移受系統(tǒng)阻尼率的影響較小。另外，處于6～10kV系統(tǒng)時(shí)，電纜線路電容量占據(jù)較大比例，三相對(duì)地電容處于基本平衡的狀態(tài)，因此，中性點(diǎn)的電壓位移也相對(duì)較低。但若輸電線路過(guò)長(zhǎng)，且桿塔采用上字塔型，全線不換相時(shí)，三相位置會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)布置的情況，進(jìn)而導(dǎo)致較大的三相線路對(duì)地電容差，而隨著變電站出線線路的不斷增多，使三相對(duì)地參數(shù)的不對(duì)稱(chēng)性更為明顯，系統(tǒng)的不對(duì)稱(chēng)度也因此更為顯著，成為系統(tǒng)三相電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象的重要原因。

（四）系統(tǒng)三相電壓受消弧線圈的影響

在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若線路出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，會(huì)出現(xiàn)中性點(diǎn)偏移電壓情況。另外，處于同一不對(duì)稱(chēng)度情況下，消弧線圈接地后中性點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)較大的位移，而且補(bǔ)償度越小，中性點(diǎn)偏移電壓就越大，即使在極限情況下（補(bǔ)償度為0），中性點(diǎn)也可能出現(xiàn)較高的位移電壓。因此，加裝消弧線圈后，能對(duì)中性點(diǎn)偏移電壓產(chǎn)生放大影響（補(bǔ)償度越小，放大作用就越強(qiáng)）[3]。而根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)定，若以上情況長(zhǎng)期存在，則需要引起注意，并及時(shí)處理。

二、防止母線電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象的對(duì)策

結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為要防止母線電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，應(yīng)做好以下工作：（1）補(bǔ)償中相電容。電網(wǎng)的中相對(duì)地電容普遍存在偏低現(xiàn)象，而這也是造成母線三相不平衡的重要原因，因此，可對(duì)中相電容進(jìn)行合理補(bǔ)償，以防止母線電壓不平衡；（2）保證負(fù)荷的均衡。在線路正式投入使用后，應(yīng)做好調(diào)度溝通工作，盡量保證線路三相負(fù)荷的平衡。尤其在帶路燈負(fù)荷的情況下，盡量避免將負(fù)荷集中于一個(gè)相上；（3）保證運(yùn)行模式的安全性。主要是注重提高工作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，并加強(qiáng)新設(shè)備的投入使用，共同做好管理工作。對(duì)于一些經(jīng)過(guò)改造的變電所，則要求有關(guān)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作管理。對(duì)于一些存在設(shè)備隱患，而不能經(jīng)自動(dòng)化系統(tǒng)顯示出來(lái)的情況，也必須要求專(zhuān)業(yè)的配備人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理，以保證運(yùn)行的安全性；（4）確保電壓互感器接線的正確。嚴(yán)格要求電壓互感器的設(shè)計(jì)和安裝，充分保證接線方式的正確性，避免母線電壓數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常；（5）重視運(yùn)行管理。建立符合實(shí)際的運(yùn)行管理制度，并明確運(yùn)行管理職責(zé)，電氣檢修班人員、操作隊(duì)員、通信自動(dòng)化維護(hù)人員、運(yùn)行值班人員等分工明確，并應(yīng)嚴(yán)格履行各自的崗位職責(zé)；（6）加強(qiáng)技術(shù)維護(hù)管理。多組織進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)、規(guī)程學(xué)習(xí)、技術(shù)講座等，同時(shí)，積極開(kāi)展反事故演習(xí)、事故預(yù)想演習(xí)等，提高員工的技術(shù)能力和處理事故的應(yīng)急和自我防護(hù)能力。此外，做好各項(xiàng)缺陷記錄、設(shè)備臺(tái)賬、檢修記錄等工作，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)處理。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，造成變電站母線電壓不平衡的原因很多，如各相對(duì)地電容不相等、電網(wǎng)本身參數(shù)原因、輸電線路過(guò)長(zhǎng)及三相位置不對(duì)稱(chēng)布置、受消弧線圈的影響等。在出現(xiàn)以上情況后，應(yīng)引起注意，并及時(shí)采取有效措施解決，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，從而確保電壓的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣虎，王盼星，李青華.變電站母線電能量不平衡常見(jiàn)原因分析與處理[J].農(nóng)村電工，2013（03）：34.

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