陈启锐
（广东电网有限责任公司东莞供电局 广东东莞 523000）
摘要：文章对中压配电网系统各种母线电压异常现象分析，结合某地区实际配电网运行案例，对各种电压异常现象特征及产生的原因进行了分析，并提出了处理处理方法，从而确保配电网安全稳定运行。
关键词：配电网；电压异常；单相接地；处理对策
引言
随着我国社会经济的快速发展，电力资源的需求也是日益增长。当前，电力行业第一要扩大电力能源的来源，其次是要加强电网运行的有效管理，特别是在配电网调度上，配网母线电压异常问题是一个大问题，很可能引发整个配网系统的故障，为了提高配网系统的运行质量，则要加强配网母线电压异常现象的剖析，根据电压异常现象的类型、成因等来采取针对性的预防措施，提高配网母线电压的运行质量，从而维护我国社会用电的稳定和安全。
1 配电网母线电压异常现象及典型案例分析
1.1 母线电压异常现象分析
当配电网运行出现不同原因及程度的故障时，母线电压也随之变化出现异常现象并呈现不同的特征。根据运行经验，大致包括以下5种异常现象：①三相电压同时同幅度升高或降低至限值；②一相电压降低至零值或接近零值，另两相电压升高至线电压或接近线电压；③一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压；④一相电压升高但不超过额定相电压的1.5倍，另两相电压降低略相等但不低于额定相电压的0.86倍；⑤三相电压瞬时频繁交替波动且某相电压幅值较大。
（1）三相电压同时同幅度升高或降低至限值。此种电压异常情况属于越上限/下限运行，原因大多由于系统运行时负荷变化引起无功功率变化。此时三相电压依然对称且平衡，只对系统供电电压质量产生影响，而不影响对用户的持续供电，该种情况下可判断电压异常现象是由于系统无功功率及负荷变化引起的。
（2）一相电压降低至零值或接近零值，另两相电压升高至线电压或接近线电压。此种电压异常情况下可判断为一次系统发生单相接地，电压值降低至零值或接近零值的相别为接地相别。配电网运行中最常见、出现频率最高的故障就是单相接地。单相接地故障可分为金属性接地和非金属性接地两种。当系统发生单相接地时，产生激磁涌流导致电压互感器（TV）铁芯饱和，接地相与大地同相位，正常相的对地电压数值上升为线电压，并产生严重的中性点位移。若为金属性接地，则接地相电压为零，非接地相电压上升为线电压；若为非金属性接地，则接地相电压降低，但不为零，非接地相电压升高，但小于线电压并且不相等。
（3）一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压。在高压情况下，此种电压异常现象可判断为母线电压互感器（TV）高压熔断器熔断。电力系统母线电压互感器熔断器起到保护电压互感器的作用。若为高压熔断器一相熔断，熔断相电压降低，并且随着时间推移逐渐降低，但不为零。因为TV铁芯彼此相通，熔断相会减弱但不为零，在一次绕组中还会有一定的感应电压，所以其二次电压并不为零；而另两相电压为正常电压，线电压也指示正常。同理，母线电压互感器高压两相熔断器熔断也可分析得到结果。
若为低压情况下，可判断为母线电压互感器低压熔断器熔断，此时一次侧三相电压仍平衡，TV开口三角没有电压，其余现象与高压熔断器熔断的现象相同。总之，高压保险熔断则熔断相电压降低但不为零，非熔断相电压正常，有接地信号。低压熔断器熔断则熔断相电压降低至零，非熔断相电压表现正常，无接地信号。
（4）一相电压升高但不超过额
定相电压的1.5倍，另两相电压降低略相等但不低于额定相电压的0.86倍。此种电压异常现象可判断为系统单相断线，电压升高相为断线相。配电网系统运行经验表明，发生断线时，各相电压的数值会出现一相电压升高但不超过额定相电压1.5倍，另两相电压降低略相等但不低于额定相电压0.86倍的大致规律。断线相对地电压升高的原因为断线将导致三相电流和三相电压的不对称，系统处于非全相运行状态，造成系统中各相对地电容变化，导致变压器中性点偏移，并且断线时还会常常伴有接地现象出现，此时电网调控员要准确判断；另外调控员也要通过系统及时查看三相电流的变化，断线时，断线相电流为零，另两相非断线相电流相等。
（5）三相电压瞬时频繁交替波动且某相电压幅值较大，有时还会出现母线三相电压同时升高，相间电压仍为额定电压，电压互感器开口三角端有较大的电压。此种电压异常现象可判断为系统运行谐振。谐振是由于系统中设备的电容与电感数值发生参数匹配，出现系统谐振，一般单相接地或空充母线会激发谐振，谐振一般会引起谐振过电压，对电力系统的安全运行构成严重威胁。根据电力系统谐振机理，谐振可分为基频谐振、分频谐振、高频谐振3种，不同频次的谐振现象不同。①基频谐振：一相电压低，但不为零，两相电压高，超过线电压，表针碰足；或两相电压低，但不为零，一相电压高，表针碰足。②分频谐振：三相电压轮流升高，并超过线电压，表针碰足；或三相电压表指针在同范围内低频摆动。③高频谐振：三相电压同时升高，远超线电压，表针碰足。
1.2 典型案例分析
1.2.1 案例现象简介
某年某月某日某时，调度自动化系统监控信息报：“系统电压异常，系统电压异常”，调看画面，本供电局所辖某变电站10kV I、II母线接地，各相电压分别为：A相10.5kV、B相0.5kV、C相10.2kV。电压异常前该变电站运行方式为：1号主变压器（简称主变）高、中、低压三侧运行供全站负荷；2号主变热备；母联500断路器运行；10kVII母线TV因绝缘击穿，处于检修状态；513任临I线、515任临II线供城网负荷；1、2号电容器处运行；1、2号所用变压器（简称所变）处运行；其余10kV各出线运行供专线用户。
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1.2 处理过程
电压异常出现后，值班调控员一面通知运维人员现场检查，一面分析处理。结合系统运行方式，由于单台主变运行供10kV系统负荷，因此只能逐条拉路进行选线，无法进行电气分割，若为两主变并列运行，此时可将母联断路器转热备将10kV系统电气分割为两部分后进行观察。按照拉路选线顺序表执行，按照选线操作方法与步骤，若拉开某条线路时接地现象未消失，则需对该条线路进行恢复送电。值班调控员通知专线用户后，经过第一轮拉路选线后，接地现象仍未消失；此时值班调控员怀疑可能有两条线同时接地（小电流接地系统中，中性点不直接接地，发生单相接地时由于不构成回路，不会造成相间短路，所以断路器不会跳闸，因此由多条不同线路同时同相别接地时，是不会造成断路器跳闸的；如果是不同线路的不同相别接地，这两条线路应该同时出现跳闸），再联系用户后又进行一轮选线，这次选线后先不恢复供电，观察进行排查，又进行选线后，结果接地仍未消失，排除了两条配电网线路同时异常的情况；此时值班调控员决定遥控断开10kV所有断路器，包括1、2号电容器和1、2号所变断路器并令运维人员现场检查，断开后接地依然存在，此时运维人员现场检查10kV I母TV及各间隔开关均正常，无明显异常；此时值班调控员又怀疑10kV I母TV故障或其他设备引起，决定变换系统方式进行检查判断，决定将本变电站负荷由1号主变倒换至2号主变供电，对10kV I母短时停电后，拉开51-9 TV刀闸进行检查，在断开501开关后，电压恢复正常。值班调控员再次通知运维人员细心检查1号主变501断路器间隔，经过检查及测试，1号主变低压侧B相避雷器绝缘受损，经过处理恢复正常供电方式后，10kV I、II母线电压正常，至此导致此次母线接地原因终于浮出水面。
由案例分析可知，造成母线电压异常原因多样，不能一味地认为是配电网线路原因，此外处理方法要灵活。
2 配电网母线电压异常现象处理方法
配电网母线电压异常是电网日常运行中经常发生的现象，当发生配电网母线电压异常现象时，值班调控员首先要根据电压异常现象的特征进行分析及判断，不能盲目；根据具体原因进行准确、果断处理，可按“快速进行故障隔离，尽可能减少配电网停电范围，及时恢复非故障区段供电或全线路供电”的原则进行，具体方法如下：
（1）若是由于系统有功功率及无功功率变化引起的母线电压越限异常，值班调控员要及时进行无功功率调整或者检查调度自动化系统AVC动作情况，必要时适时进行手动投切无功设备或调整主变有载调压开关，确保母线电压在合格范围内。
（2）若是一相电压降低至零值或接近零值，另两相电压升高至线电压或接近线电压，判断为系统单相接地（金属性接地或非金属性接地）时，值班调控员应根据接地情况（接地母线、接地相、接地信号、电压水平等异常情况）及时处理，尽快找到故障点，并设法排除、隔离；永久性单相接地可持续运行，时间不超过2h。查找单相接地顺序如下：
1）对于配有完好接地选线装置的变电站，可根据其装置反应情况来确定故障点。
2）按照事先制定的选线顺序表执行拉路选线。
3）具备技术条件的，可参照配电自动化系统给出的接地定位来分析判断。
4）将电网分割为电气上互不连接的几部分。对两主变并列运行，母联断路器运行时，可将母联断路器转热备分割系统后再次进行判断。
5）停用空载线路和电容器组。
6）试拉线路长、分支多、负荷轻、历史事故多且不重要的线路。
7）试拉分支少、负荷重的线路，最后停重要用户线路，但要首先通知该用户。在紧急情况下，重要用户来不及通知，可先试拉线路，事后通知客户服务中心。
8）对于双母线的变电站，重要用户的线路不能停电时，可采用倒换母线的方法来寻找。
分析判断后，值班调控员要将选线结果及电压异常数值、选线前后负荷情况、选线后线路带电情况准确、及时地通知给配电网线路运维人员或变电站值班运维人员，以便快速处理；同时根据选线监控信号，当选线完成后出现“控制回路断线”信号时，值班调控员还要一并通知变电站运维人员，防止拉路后停电时间过长。若通过上述处理后，接地仍不消失，值班调控员不能一味地认为是配电网线路故障原因引起的接地，还应考虑和检查：①多条线路同时接地；②母线设备接地；③主变低压侧设备接地。（3）若一相电压逐渐降低，另两相电压仍为相电压，判断为母线电压互感器高压一次熔断器熔断或二次熔断器熔断时，值班调控员应及时、准确地将现象通知给变电站值班员进行检查并更换熔断器；另外当发生TV断线时，值班调控员此时要特别注意与电压有关的继电保护，必要时要采取防止继电保护误动的措施。
（4）若根据电压异常现象判断为某相断线时，值班调控员要特别注意三相的非全相运行，根据具体情况作出相应调整，或将线路转检修或进行带电作业处理，也可进行断线区段隔离，首先恢复其他非故障区供电。
（5）若根据电压异常现象判断为谐振时，此时值班调控员要及时调整运行方式，如投入备用线路，以改变系统运行参数，达到破坏谐振条件的目的从而消除谐振。
3结束语
配电网母线电压经常出现异常故障，为了维持整个配网系统的安全运转，最关键是要善于分析故障，应该从不同故障的现象入手进行科学、深入地分析，了解并掌握故障特征与成因，并针对性地采取控制对策和措施，来解除故障，让配网母线回归正常电压，从而实现配网系统的安全、稳定运行。
参考文献：
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［4］巩云峰，马振祺.农村配网线路频繁跳闸原因分析及防范措施［J］.电气技术，2015（11）：105-107.
论文作者:陈启锐
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
标签：相电压论文; 电压论文; 母线论文; 异常论文; 谐振论文; 现象论文; 系统论文; 《河南电力》2018年16期论文;