(河北省保定市供电公司 071000)
摘要：首先介绍配电运行人员查找低压电网的电压异常事故的面临的问题，然后分析了三种中性点位移的概念，最后用中性点位移来解释典型的高压缺相、单相接地和零线故障造成的电压异常，辅助运行人员更好更快地处理电压异常事故。
关键词：中性点偏移 低压电网 事故分析 零线带电
一、引言
配电运行人员在处理低压台区电压异常事故时，都是凭借相传的经验工作。对这些事故查找方法，没有理论佐证，遇到复合故障或特殊情况，不能灵活加以运用，影响现场工作。
笔者处理过多起用户电压异常事故，遇到过很多困惑，为此读过关于低压电网电压异常的诸多文章。但是这些文章都将电压异常解释为中性点偏移和三相负荷不平衡造成的，具体地过程描述不清楚，没有说服力。
鉴于很多运行人员对中性点、偏移、带电等低压概念并不清楚，遇到问题就拿出中性点偏移和三相不平衡说事。笔者经过不断地理论分析和实践总结，以中性点偏移为基础，解释电压异常的原因，以及电压异常处理的过程。
二、中性点的三种偏移
2.1低压绕组中性点对理想中性点电位的偏移
变压器三相负荷均衡时，低压绕组的相电压和线电压是对称的。如果三相负荷不均衡，中性线中即有不平衡电流流过，利用对称分量法可知零序电流I0为中性线电流IN的1/3。由于变压器有零序阻抗，零序阻抗Z0上的压降UOO’=Z0I0=Z0IN/3，此时Uoo’就为低压绕组实际中性点O’对理想中性点O的偏移，如图1所示。绕组相电压变为UO’A、UO’B、UO’C，而不是UOA、UOB、UOC。
变压器低压端子的相电压等于绕组电压，相电压出现不对称，但是三相线电压依然对称。
对于Yyn0接线的变压器，零序阻抗大（约为正序或负序阻抗7-10倍），但是IN较小（规定要求不得超过额定电流的25%），正常运行时I0最大为额定电流的1/12。因此，绕组中性点偏移Uoo’很小，基本上不超过5V。
对于Dyn11接法的变压器，高压侧的角接为零序电流提供了通路，高压侧相绕组产生磁势与低压侧相抵消，所遇中性点偏移Uoo’更小，三相相电压更加对称。这也是Dyn11变压器较Yyn0变压器抵抗三相负荷不均衡更强的原因。
通过对公司用电信息采集系统的数千台配电变压器数据进行分析，有不少配电变压器的零线电流远远大于25%，甚至部分变压器只带一相或两相负荷，但是变压器的出口电压基本上是对称的。所以，低压电网正常运行时，单纯由三相负荷不均衡产生的低压绕组中性点偏移不会对设备产生大的影响，更不会烧坏单相用电设备。
图1 绕组实际中性点O’对理想中性点O的偏移
2.2低压绕组中性点对大地零电位的偏移
现大地零电位用O”表示之，变压器接地阻抗为RT，单相接地或零线断线加三相负荷严重不均衡产生的零线对重复接地产生的接地电流，接地电流最后流经RT，在RT上就产生压降，这样变压器低压侧中性点O（O’）与大地O”不是等电位了，绕组中性点O（O’）对地有电压偏移，偏移值就是接地电流在RT上的压降，这种偏移就是低压绕组中性点对大地零电位的偏移，此时零线与中性点保持同等电位，即零线带电。
此时各相对地电压分别为VO”A、VO”B及V O”C，尽管各相对地电压发生较大变化，但相线与N线间电压没有变化（零序电流影响可勿略不计），考验了设备对地的绝缘水平，不会使单相设备的电压升高或降低，也不会烧坏电气设备。
2.3负荷侧中性点对三相负荷均衡时中性点的偏移
当三相负载不对称，零线有不平衡电流通过，由于零线有阻抗ZN，ZN上的压降就是负荷侧零线中性点O″′对低压绕组理想中性点O的位移，因为正常情况下零线电阻很小，故这种位移正常情况下很小。变压器中性点接地，将中性点电位限制为地电位，即使三相负荷严重不均衡，零线上的电位上升，设备的各相电压也不会产生有实际危害的电压升高。
为保持负载侧三相电压平衡，因此要求PEN线、零线线不得断裂，零线分支线夹的压接确保接触良好。如果零线阻抗为零的话，负载侧中性点与低压侧中性点同电位，三相负载皆承受稳定的相电压了。
三相负载不均衡是电压异常的根本因素，而中性点接地则会限制由三相负荷不平衡引起的电压偏差，前提是零线保持正常。
三、中性点偏移的具体案例分析
低压几种常见故障[3]：高压缺相，即变压器跌落掉或引线断；接地，即相线与地接触或者碰壳；零线断线或接触不良。下面我们从中性点位移的角度出发，分析这几种故障是怎样造成电压异常。
3.1高压缺相
用户反映：停电或电压高（包括电器烧坏），部分用户电压低。
判断现象：一相电压正常、另两相电压低（190V左右）和一相电压为零、两相电压低（190V左右）。
位移解释：对于Yyn0接线的变压器，各相的零序电流感应的零序电势，与原来已经由高压侧感应过来的正序电压叠加，相量合成的结果使各相电压的大小、方向都发生了变化，使绕组中性点发生了偏移。若负荷不平衡，中性点向阻抗小的偏移，负荷小的相电压升高，负荷大的相电压降低。
对于Dyn11接线的变压器，高压侧缺相后，即时三相负荷不平衡严重，不平衡电流感生的零序电动势较小，低压绕组中性点偏移很小，相电压不会过高或过低，在190V上下波动。
查找方法：接到电压异常后，应迅速检查变压器高压跌落、引线是否断开，要注意存在跌落保险丝断但是跌落不掉落的情况。
按照常规方法无法判断故障时，应迅速测量变压器出口电压和变压器连接组别，并注意核查负荷的三相不均衡情况。
3.2接地
用户反映：电气外部导电部分，如金属管道、水管、下水管道、表箱带电。
判断现象：接地极发热明显，有电流通过。零线全线带电明显，各点基本一致。电流可能有突变。
位移解释：单相接地相当于相线和大地构成了低阻负荷，相线的电压及电流正常。若A相落地或碰壳后，接地电阻为10Ω，变压器中性点接地电阻为4Ω，接地电阻RT上的压降为UOO”=220*4/（10+4）=62.96V。零点电位上升，通过零线传递至整个台区。
查找方法：通过试拉确定故障相，某些情况下可以确定故障分支；通过测量故障相电流突变情况结合巡线寻找故障通过测量工作接地和重复接地的电流以及通过试拉确定故障相，故站分支，结合巡线寻找故障点。
3.3零线接触不良甚至断线
用户反映：一相电压过高(包括电器烧坏)以及电压忽高忽低，一相电压过低。
判断现象：现场测量电压，相电压大于250V，肯定是零线断线或接头腐蚀、松脱。同时，电压有过高就有过低。
位移解释：如果零线电阻过大（断线或接头不良），在三相负荷不均衡的情况下，零线电流增加，零线各点电位将上升，此时负荷中性点对三相负荷均衡时中性点就会产生偏移。三相负荷越不均衡，产生的位移就越大，与正常的设备相电压叠加，就会产生电压过高或过低。
如果零线断裂，又恰遇一相对零线短接，这时O″′电位移至短路相的顶点，即相电压为零，其他两相设备承受线电压，这样设备很快被烧坏。
查找方法：通过测量异常电压的范围，初步确定故障方向；在故障方向上测量零线电流突变情况结合巡线，依靠台区图寻找故障点。
四、总结
深入分析了低压电网的事故都表现为各种各样的电压异常，部分用户低压升高、电压降低、。从理论上都可以归结为中性点偏移 三相负荷不均衡。这就需要深刻领悟变压器工作接地的含义。
掌握了电压异常的物理本质，从而在各种各样的电压异常事故中，迅速地理清头绪，
参考文献
[1]汤继东. 由配电变压器低压中性点接地说开去———兼就有关问题与王久增先生商榷.电击防护.
[2]汤晓伟. 低压电网电压事故的判断与处理.供用电.2007年6月 第三卷第三期
[3]刘传铨，庄稼犁，田茜.供电线路事故特征的辨别及处理. 电力与能源.2012年2月 第33卷第1期.
论文作者:潘龙懿,赵颖,张纪欣
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/9
标签：电压论文; 相电压论文; 低压论文; 绕组论文; 变压器论文; 负荷论文; 电流论文; 《电力设备》2016年第19期论文;