零序电压异常升高的原因分析

1、零序电压异常升高的原因分析国电九江发电厂 检修部电气分部龚笔华 阳跃永摘要： 在电力系统接地故障中，零序电压会有一定升高， 因此，在故障判断中，通常把零序电压作为一个重要的依据。但是， 零序电压的升高有时并不是由于系统接地故障引起的。 笔者以我厂发 生的两个实例加以分析，与大家共同探讨。关键词：零序电压 异常 升高、前言：电力系统反措对电压二次回路有严格要求， 本人就所经历的 ”反措 ”执行不彻 底，所带来的电压二次回路异常的现象与大家一起探讨。二、故障现象：2011年7月6日，我厂220KV母差A、 B套均发“电压动作”信号（母差型 号为南瑞BP-2B型），各条线路保护及发变组保护均运行正常

2、，无异常信号。在母差保护打印故障记录，220KV III母零序电压，屏后测得III母A、B、C 相对地电压均为，零序电压为；调取线路故障录波器录波图，220KV III母A、B、C相对地电压均正常，二次零序电压升高。在220KV III母就地端子箱测得电压数 据与上述一致，端子接线紧固。这种现象曾经频繁出现，出现时：零序电压呈正弦波，且波形平稳，持续 时间长，最长达到 4 小时，之后自动消除。经调查该现象出现时，系统无冲击， 厂内220KV系统无操作。220KV母差采用了 220KV电压互感器开口零序电压，母差零序电压整定值 为 10V. 对于母差及失灵保护，零序电压动作，使得电压开放，闭锁解

3、除，加大 了母差及失灵保护误动的可能性。对 220KV系统的威胁是相当大的。三、故障分析：220KV为双母带旁路接线方式（III母、IV母带旁母），当时，220KV III母与IV母并列运行，III母与IV母PT正常投入运行。220KV母线PT采用TPY-220电容型电压互感器，变比为220 /V3/100/V3100/V3100/V3,第一组绕组为测量 组，第二组为保护组，第三组用在开口三角形。为了找到III母二次零序电压升高的原因，将调取故障录波器中母线二次电 压的波形图记录如下。p目对时标1 III母电压Ua2 III母电压UbT iV理甫耳帀IV母电压Ub7 IV坯亀压Ud在故障录波图

4、中可以看出，III母A、B、C三相对地电压幅值，波形对称，相位 正常，波形平稳，零序电压峰值，也呈现正弦波，频率与相电压一致，相位超前A相 电压140。对III母零序电压的谐波分量进行分析中，主要包含的是基波分量，幅值最高达到，三次谐波只有，其它各次谐波含量几乎为0V。同时，IV母A、B、C 三相对地电压波形均正常，未出现零序电压。由于当时220KV母线双母并列运行，山、IV母母线一次侧电压是一致的。因此，PT二次侧III母零序电压的升高，不是系统原因引起，同时零序开口三角二 次接线经检查无误，因此出现这种现象的原因是由于 PT本身或二次干扰造成。 干扰的原因有以下几方面：1） 控制电缆分布电

5、容的干扰。2 ）电压二次中性点接地不符合规范。3 ）电压互感器本体原因。四、故障原因检查：1、控制电缆分布电容的干扰检查； 电缆分布电容干扰两种 : 一） 是电缆对地的电容影响， 二） 是电缆各线芯之间 电容的影响。电压二次回路电缆包括PT本体至PT端子箱（长约15米），PT端子箱至 网控楼电压并列柜（长约130米），经电压并列柜后接至220KV I母电压小母线。 由220KV I母电压小母线送至各线路及主变保护屏，全电压二次回路电缆总长约 460 米。因此，电缆对地电容的影响是比较大的，应尽可能消除电缆对地电容的 影响。1.1.1 按反措要求应有以下措施：（1）合理规划二次电缆的路径， 尽可

6、能离开高压母线、 避雷器和避雷针的 接地点、并联电容器、电容式电压互感器、结合电容及电容式套管等设备，避免 和减少迂回，缩短二次电缆的长度，与运行设备无关的电缆应予拆除。（2）保护及相关二次回路电缆屏蔽层应使用截面不小于 4 mm2 多股铜质 软导线可靠连接到等电位接地网的铜排上。 屏蔽层要两端接地。 同时必须特别注 意保持屏蔽的完整性， 拆断或分开屏蔽将极大地降低屏蔽效果。 如果屏蔽只在一 端接地，在非接地端的包皮对地与导线对地将可能出现很高的暂态电压。 等电位铜排是为了消除电位差对二次的干扰，等电位铜排对地只能有一个接地点。（3）从电压互感器下来的二次电缆应经金属管从接线盒引至端子箱，将金

7、属管的上端与电压互感器的底座良好焊接，下端就近与主地网良好焊接。1.1.2 针对上述措施逐项排查：（1）检查发现从网控楼到电压互感器端子箱的电压回路电缆屏蔽接地线缠 绕在端子箱接地铜排上。（2）经过整改， 将电缆屏蔽线用线鼻子压接， 再用螺栓固定在端子箱接地 铜排上，并检查端子箱接地铜排至电缆沟内等电位铜排连接良好。 用钳形电流表 测得屏蔽线电流为零。（3）检查其它反措措施均已落实。对于电缆内各线芯之间分布电容的影响，由于电缆长，电容量较大，如果其 它线芯有较高交流电压的话， 会使得在零序电压回路中感应出较大交流电压。 正 常情况下，零序电压几乎为零，而且，零序电压回路的负载阻抗值大，同时，保

8、 护组及测量组二次三相对地电压都处在额定值左右， 如果保护组及测量组电压与 零序电压共用一根电缆，会零序电压回路上感应出电压。1.2.1 按反措应有以下措施：（1）保证零序电压回路需独立，与保护二次电压回路完全分开，不能共 用一根电缆。（2）零序电压回路 N600 与保护二次电压回路 N600 必须分别送至控制室 后再接地。1.2.2 针对上述措施逐项排查：（1）零序电压回路与保护二次电压回路未采取独立电缆。a ）220KV III 母 PT 端子箱至网控楼电压并列柜电缆零序电压回路中的N600是与保护二次电压共用一根电缆，b） 220KV III母电压小母线至主变保护屏的零序电压电缆是与保护

9、二次电 压共用一根电缆。C）利用220KV III母母线停电的机会，对电压二次回路进行进一步检查,发现电压互感器到端子箱的电缆存在零序电压电缆是与保护二次电压共用一根电缆的情况。（2）通过铺设电缆，使零序电压回路只在自己独立的电缆中。（3）检查其它反措措施均已落实。2 、 对电压二次中性点接地不符合规范 继电保护二次回路接地，按反措应有以下措施：2.1.1 公用电压互感器的二次回路只允许在控制室内有一点接地，为保证接地 可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的开关或熔断器等。2.1.2 己在控制室一点接地的电压互感器二次线圈， 宜在开关场将二次线圈中 性点经氧化锌阀片接地，其击穿电压峰值应

10、大于30?Imax 伏（ Imax 为电网接地故障时通过变电站的可能最大接地电流有效值，单位为kA）。应定期检查氧化锌阀片，防止造成电压二次回路多点接地的现象。针对上述措施逐项排查：2.2.1 我们对氧化锌阀片进行检查，良好。2.2.2检查220KV电压互感器二次接地点在网控楼，而且只有一个接地点，接 地良好。3 电压互感器本体原因。本体原因有三种：一 ）、电压互感器一次对地接触不良二 ）、电压互感器性能不佳。三）、电压互感器本体污秽。220KV母线电压互感器为电容式电压互感器，一次对地接触不良，影响变比的误差，影响到二次电压值的准确性。3.1.1 按反措应有以下措施：电压互感器本体对地应有两

11、个牢固可靠的接地点。3.1.2针对上述措施排查 电压互感器对地有两个接地点，接地方式为焊接，接地牢固可靠。对电压互感器性能应定期预试。3.2.1 利用停电机会，对 220KV III 母电压互感器进行预试，预试项目有一、二次绝缘、一次线圈电阻、介质损耗、变比、局部放电。3.2.2 预试结果：各项指标合格。 电压互感器本体污秽的增加，导致电导增加，使得泄露电流增大，严重时 产生污闪， 伴随污闪会产生放电脉冲， 放电电流脉冲导致一次电压畸变， 由一次 传递到二次，二次电压的波形同样发生畸变。220KV母线电压互感器附近有施工现场， 灰尘较多，绝缘子表面沉积一层污 秽物,包括不导电的惰性物质和受潮能

12、溶的盐类或酸、碱等物 ,一般污层在干燥状 态是不导电的。遇到毛毛雨、雾、霜、雨加雪或溶雪、溶冰 ,绝缘子表面全部或 局部受潮 ,污层变为导电 ,3.3.2 定期清扫是防止污闪的最有效的手段。2011年11月18 日，220KV母差发“复合电压动作”信号，经检查220KV母零序电压超标，查看故障录波器中母线二次电压的波形图。丁11母电压Ua2 IHSta Ub3 III母电压Uc4 IIlStE 3U05 IVSbH X0 IVtE Ub7 IVbH UcE IV母电圧汕09帀母电压g仪表UJ I口囹电压Eb仪表LI 111母电压Uc仪表从故障录波器中看出，III母线零序电压瞬时值最高达19V。

13、本次零序电压异常升高与前述现象不同在于：IV母的二次电压（包括零序电压）波形都很正常，零序电压几乎为零。III母的零序电压3U0升高是间歇性的，零序电压升高的同时，III母电压Uc及III 母电压Uc仪表波形有畸变，而且，畸变时III母电压Uc及III母电压Uc仪表波 形一致，同时A、B相二次电压波形正常。考虑到 220KV母线双母并列运行，而 IV母的二次电压正常，这就说明220KV系统故障的可能性很小,为了进一步找出 原因，对III母的零序电压3U0的谐波分量进行分析，最高峰值基波2次谐波3次谐波5次谐波8次谐波11次谐波15次谐波峰值点1峰值点2从上表中我们可以看出，各次谐波的含量均不高，特别是基波的含量不高，而且 各次谐波含量相差不大，进一步排除系统故障的原因。另一方面，III母C相的各组电压值均不正常，A、B相各组电压值均正常， 这也就排除了电压二次回路干扰的问题，这说明C相电压互感器一次回路可能有 干扰影响。333在对220KV III母PT本体进行检查时，发现PT本体C相末端瓷裙对底部 有明显闪络点。将220KVII母电压互感器停电，将P