零序電壓異常升高的原因分析

1、.零序電壓異常升高的原因分析國電九江發(fā)電廠 檢修部電氣分部 龔筆華 陽躍永摘要： 在電力系統(tǒng)接地故障中，零序電壓會有一定升高，因此，在故障判斷中，通常把零序電壓作為一個重要的依據(jù)。但是，零序電壓的升高有時并不是由于系統(tǒng)接地故障引起的。筆者以我廠發(fā)生的兩個實例加以分析，與大家共同探討。關(guān)鍵詞：零序電壓 異常 升高一 、前 言：電力系統(tǒng)反措對電壓二次回路有嚴(yán)格要求，本人就所經(jīng)歷的”反措”執(zhí)行不徹底，所帶來的電壓二次回路異常的現(xiàn)象與大家一起探討。二、故障現(xiàn)象：2011年7月6日，我廠220kv母差a、 b套均發(fā)“電壓動作”信號（母差型號為南瑞bp-2b型），各條線路保護及發(fā)變組保護均運行正常，無異常

2、信號。在母差保護打印故障記錄，220kv iii母零序電壓10.6v，屏后測得iii母a、b、c相對地電壓均為57.6v，零序電壓為10.5v；調(diào)取線路故障錄波器錄波圖，220kv iii母a、b、c相對地電壓均正常，二次零序電壓升高。在220kv iii母就地端子箱測得電壓數(shù)據(jù)與上述一致，端子接線緊固。這種現(xiàn)象曾經(jīng)頻繁出現(xiàn)，出現(xiàn)時：零序電壓呈正弦波，且波形平穩(wěn)，持續(xù)時間長，最長達(dá)到4小時，之后自動消除。經(jīng)調(diào)查該現(xiàn)象出現(xiàn)時，系統(tǒng)無沖擊，廠內(nèi)220kv系統(tǒng)無操作。220kv母差采用了220kv電壓互感器開口零序電壓，母差零序電壓整定值為10v. 對于母差及失靈保護，零序電壓動作，使得電壓開放，閉

3、鎖解除，加大了母差及失靈保護誤動的可能性。對220kv系統(tǒng)的威脅是相當(dāng)大的。三、故障分析： 220kv為雙母帶旁路接線方式（iii母、iv母帶旁母），當(dāng)時，220kv iii精品.母與iv母并列運行， iii母與iv母pt正常投入運行。 220kv母線pt采用tpy-220電容型電壓互感器，變比為220 /3/100/3/100/3/100/3,第一組繞組為測量組,第二組為保護組,第三組用在開口三角形。為了找到iii母二次零序電壓升高的原因，將調(diào)取故障錄波器中母線二次電壓的波形圖記錄如下。 在故障錄波圖中可以看出，iii母a、b、c三相對地電壓幅值57.8v,波形對稱，相位正常，波形平穩(wěn)，零序

4、電壓峰值10.8v,也呈現(xiàn)正弦波,頻率與相電壓一致,相位超前a相電壓140。對iii母零序電壓的諧波分量進行分析中，主要包含的是基波分量，幅值最高達(dá)到10.6v，三次諧波只有0.08v，其它各次諧波含量幾乎為0v。同時， iv母a、b、c三相對地電壓波形均正常，未出現(xiàn)零序電壓。精品.由于當(dāng)時220kv母線雙母并列運行， iii、iv母母線一次側(cè)電壓是一致的。因此，pt二次側(cè) iii母零序電壓的升高，不是系統(tǒng)原因引起，同時零序開口三角二次接線經(jīng)檢查無誤，因此出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于pt本身或二次干擾造成。 干擾的原因有以下幾方面：1） 控制電纜分布電容的干擾。2 ）電壓二次中性點接地不符合規(guī)范。

5、3 ）電壓互感器本體原因。四、故障原因檢查： 1、控制電纜分布電容的干擾檢查； 電纜分布電容干擾兩種: 一) 是電纜對地的電容影響，二) 是電纜各線芯之間電容的影響。1.1 電壓二次回路電纜包括pt本體至pt端子箱（長約15米），pt端子箱至網(wǎng)控樓電壓并列柜（長約130米），經(jīng)電壓并列柜后接至220kv i母電壓小母線。由220kv i母電壓小母線送至各線路及主變保護屏，全電壓二次回路電纜總長約460米。因此，電纜對地電容的影響是比較大的，應(yīng)盡可能消除電纜對地電容的影響。1.1.1按反措要求應(yīng)有以下措施：（1）合理規(guī)劃二次電纜的路徑，盡可能離開高壓母線、避雷器和避雷針的接地點、并聯(lián)電容器、電容

6、式電壓互感器、結(jié)合電容及電容式套管等設(shè)備，避免和減少迂回，縮短二次電纜的長度，與運行設(shè)備無關(guān)的電纜應(yīng)予拆除。（2）保護及相關(guān)二次回路電纜屏蔽層應(yīng)使用截面不小于4 mm2多股銅質(zhì)軟導(dǎo)線可靠連接到等電位接地網(wǎng)的銅排上。屏蔽層要兩端接地。同時必須特別注意保持屏蔽的完整性，拆斷或分開屏蔽將極大地降低屏蔽效果。如果屏蔽只在一端接地，在非接地端的包皮對地與導(dǎo)線對地將可能出現(xiàn)很高的暫態(tài)電壓。等電位銅排是為了消除電位差對二次的干擾，等電位銅排對地只能有一個接地點。（3）從電壓互感器下來的二次電纜應(yīng)經(jīng)金屬管從接線盒引至端子箱，將金屬管的上端與電壓互感器的底座良好焊接，下端就近與主地網(wǎng)良好焊接。1.1.2 針對上

7、述措施逐項排查：精品.（1）檢查發(fā)現(xiàn)從網(wǎng)控樓到電壓互感器端子箱的電壓回路電纜屏蔽接地線纏繞在端子箱接地銅排上。（2）經(jīng)過整改，將電纜屏蔽線用線鼻子壓接，再用螺栓固定在端子箱接地銅排上，并檢查端子箱接地銅排至電纜溝內(nèi)等電位銅排連接良好。用鉗形電流表測得屏蔽線電流為零。（3）檢查其它反措措施均已落實。1.2對于電纜內(nèi)各線芯之間分布電容的影響，由于電纜長，電容量較大，如果其它線芯有較高交流電壓的話，會使得在零序電壓回路中感應(yīng)出較大交流電壓。正常情況下，零序電壓幾乎為零，而且，零序電壓回路的負(fù)載阻抗值大，同時，保護組及測量組二次三相對地電壓都處在額定值左右，如果保護組及測量組電壓與零序電壓共用一根電纜

8、，會零序電壓回路上感應(yīng)出電壓。1.2.1 按反措應(yīng)有以下措施：（1）保證零序電壓回路需獨立，與保護二次電壓回路完全分開，不能共用一根電纜。（2）零序電壓回路n600與保護二次電壓回路n600必須分別送至控制室后再接地。1.2.2 針對上述措施逐項排查：(1)零序電壓回路與保護二次電壓回路未采取獨立電纜。a ）220kv iii母pt端子箱至網(wǎng)控樓電壓并列柜電纜零序電壓回路中的n600是與保護二次電壓共用一根電纜，b) 220kv iii母電壓小母線至主變保護屏的零序電壓電纜是與保護二次電壓共用一根電纜。c) 利用220kv iii母母線停電的機會，對電壓二次回路進行進一步檢查，發(fā)現(xiàn)電壓互感器到

9、端子箱的電纜存在零序電壓電纜是與保護二次電壓共用一根電纜的情況。(2)通過鋪設(shè)電纜，使零序電壓回路只在自己獨立的電纜中。(3) 檢查其它反措措施均已落實。2 、 對電壓二次中性點接地不符合規(guī)范2.1繼電保護二次回路接地，按反措應(yīng)有以下措施：精品. 2.1.1公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內(nèi)有一點接地，為保證接地可靠，各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關(guān)或熔斷器等。2.1.2己在控制室一點接地的電壓互感器二次線圈，宜在開關(guān)場將二次線圈中性點經(jīng)氧化鋅閥片接地，其擊穿電壓峰值應(yīng)大于30imax伏（imax為電網(wǎng)接地故障時通過變電站的可能最大接地電流有效值，單位為ka）。應(yīng)定期檢查氧化鋅

10、閥片，防止造成電壓二次回路多點接地的現(xiàn)象。2.2 針對上述措施逐項排查：2.2.1我們對氧化鋅閥片進行檢查，良好。2.2.2 檢查220kv電壓互感器二次接地點在網(wǎng)控樓，而且只有一個接地點，接地良好。3 電壓互感器本體原因。本體原因有三種：一)、電壓互感器一次對地接觸不良 二)、電壓互感器性能不佳。 三)、電壓互感器本體污穢。3.1 220kv母線電壓互感器為電容式電壓互感器，一次對地接觸不良，影響變比的誤差，影響到二次電壓值的準(zhǔn)確性。3.1.1按反措應(yīng)有以下措施： 電壓互感器本體對地應(yīng)有兩個牢固可靠的接地點。3.1.2針對上述措施排查電壓互感器對地有兩個接地點，接地方式為焊接，接地牢固可靠。

11、3.2 對電壓互感器性能應(yīng)定期預(yù)試。3.2.1 利用停電機會，對220kv iii母電壓互感器進行預(yù)試，預(yù)試項目有一、二次絕緣、一次線圈電阻、介質(zhì)損耗、變比、局部放電。3.2.2 預(yù)試結(jié)果：各項指標(biāo)合格。3.3 電壓互感器本體污穢的增加，導(dǎo)致電導(dǎo)增加，使得泄露電流增大，嚴(yán)重時產(chǎn)生污閃，伴隨污閃會產(chǎn)生放電脈沖，放電電流脈沖導(dǎo)致一次電壓畸變，由一次傳遞到二次，二次電壓的波形同樣發(fā)生畸變。3.3.1 220kv母線電壓互感器附近有施工現(xiàn)場，灰塵較多，絕緣子表面沉積一層污穢物,包括不導(dǎo)電的惰性物質(zhì)和受潮能溶的鹽類或酸、堿等物,一般污層在干燥狀態(tài)是不導(dǎo)電的。遇到毛毛雨、霧、霜、雨加雪或溶雪、溶冰,絕緣子

12、表面全部或局部受潮,污層變?yōu)閷?dǎo)電,精品.3.3.2 定期清掃是防止污閃的最有效的手段。2011年11月18日，220kv母差發(fā)“復(fù)合電壓動作”信號，經(jīng)檢查220kv 母零序電壓超標(biāo)，查看故障錄波器中母線二次電壓的波形圖。 從故障錄波器中看出，iii母線零序電壓瞬時值最高達(dá)19v。本次零序電壓異常升高與前述現(xiàn)象不同在于： iv母的二次電壓（包括零序電壓）波形都很正常，零序電壓幾乎為零。iii母的零序電壓3u0升高是間歇性的，零序電壓升高的同時，iii母電壓uc及iii母電壓uc儀表波形有畸變，而且，畸變時iii母電壓uc及iii母電壓uc儀表波形一致，同時a、b相二次電壓波形正常?？紤]到220k

13、v母線雙母并列運行，而iv母的二次電壓正常，這就說明220kv系統(tǒng)故障的可能性很小, 為了進一步找出原因，對iii母的零序電壓3u0的諧波分量進行分析，精品.最高峰值基波2次諧波3次諧波5次諧波8次諧波11次諧波15次諧波峰值點123.1v1.58v1.45v2.0v1.79v3.2v1.02v0.58v峰值點219.2v0.84v0.82v1.28v0.96v3.05v1.12v0.46v從上表中我們可以看出，各次諧波的含量均不高，特別是基波的含量不高，而且各次諧波含量相差不大，進一步排除系統(tǒng)故障的原因。 另一方面， iii母c相的各組電壓值均不正常，a、b相各組電壓值均正常，這也就排除了電壓二次回路干擾的問題，這說明c相電壓互感器一次回路可能有干擾影響。 3.3.3 在對220kv iii母pt 本體進行檢查時，發(fā)現(xiàn)pt本體c相末端瓷裙對底部有明顯閃絡(luò)點。將220kvii母電壓互感器停電，將pt 本體進行清掃，清掃后正常。五、結(jié)論：我廠零