關(guān)于空載母線虛幻接地現(xiàn)象的探究

虛幻接地：表現(xiàn)形式與系統(tǒng)單相接地故障相似，均表現(xiàn)為系統(tǒng)中性點(diǎn)發(fā)生位移電壓，兩相電壓升高，一相電壓降低，接地保護(hù)發(fā)出接地故障信號(hào)。發(fā)生虛幻接地時(shí)，電網(wǎng)元件的絕緣性并無(wú)問(wèn)題，它是電力系統(tǒng)電感和電容參數(shù)達(dá)到一定條件下，各相出現(xiàn)不對(duì)稱過(guò)電壓的一種虛幻接地現(xiàn)象。空載母線運(yùn)行情況下，等效的電路圖如圖1所示：

因此可知，空載母線電壓不平衡而造成的虛幻接地現(xiàn)象是由于中性點(diǎn)的漂移，產(chǎn)生位移電壓而形成的，而電壓不平衡的產(chǎn)生源自三相電容的不平衡，由于在多圈變壓器不同接線方式、長(zhǎng)母線的鎧式開關(guān)柜等不斷普及應(yīng)用，三相的不平衡電容常常存在。

對(duì)于空載系統(tǒng)中常出現(xiàn)的三相電容不平衡的情況，不平衡問(wèn)題主要出現(xiàn)在主變內(nèi)部，由于空載運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的參數(shù)以母線對(duì)地電容、電壓互感器三相電感、主變?nèi)嚯娙轂橹?，而在站?nèi)母線長(zhǎng)度很短、電壓互感器三相電感經(jīng)出廠測(cè)量相等的情況下，主變內(nèi)部的分布電容則成為不平衡的主要產(chǎn)因。在主變內(nèi)部的電容主要包括原邊繞組與副邊繞組電容、原副邊繞組對(duì)地電容、相與相繞組之間電容三種主要形式[2]，對(duì)于常見(jiàn)的主變YNyn10-yn10接線方式，原副邊繞組對(duì)地電容、相與相繞組之間電容三相基本相同，產(chǎn)生不平衡的電容主要存在于原邊繞組和副邊繞組間的電容，以以上所提的接線方式為例進(jìn)行分析：

由圖2的向量示意圖可知：副邊繞組a、b兩相相對(duì)于c相對(duì)稱，因此主變內(nèi)部A、B兩相電容參數(shù)基本相同，C相副邊到原邊各繞組的距離比A、B相小，由電容的推算公式可知電容值與距離呈反比關(guān)系，因此C相電容將比A、B相大，于是在空載情況下中性點(diǎn)將產(chǎn)生不同程度的漂移，在主變此種接線的情況下，中性點(diǎn)沿C相漂移，于是造成C相電壓的偏低，產(chǎn)生虛幻接地的現(xiàn)象。虛幻接地情況下一次電壓與其余情況的不同如表一所示：

表一：10kV線路幾種特殊狀態(tài)下一次電壓實(shí)例匯總表

項(xiàng)目A(kV)B(kV)C(kV)

正常情況5.785.785.78

發(fā)生金屬性接地情況(理想)01010

虛幻接地情況7.16.43.6

正常運(yùn)行情況下，10kV母線三相電壓平衡，均為5.78kV左右;發(fā)生理想情況下的金屬接地時(shí)，接地相電壓下降至0kV，其余兩相電壓上升為線電壓10kV;對(duì)實(shí)際情況下的單相接地情況，外在表征為一相降低，另外兩相電壓同時(shí)等幅提高;在系統(tǒng)發(fā)生虛幻接地時(shí)，由于系統(tǒng)內(nèi)部電容分布不平衡，會(huì)產(chǎn)生中性點(diǎn)未沿相電壓方向偏移，從而形成三相電壓不同程度的增減，并未出現(xiàn)兩相電壓相同的情況。但是對(duì)于主變YNyn10-yn10型接線，電容分布為A、B兩相相同，因此會(huì)出現(xiàn)虛幻接地時(shí)兩相電壓指示基本相同的特殊情況。

虛幻接地現(xiàn)象在實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)設(shè)備并不存在威脅，但是對(duì)于遠(yuǎn)動(dòng)信息監(jiān)控的變電站，如果母線真正出現(xiàn)接地現(xiàn)象時(shí)將無(wú)法進(jìn)行時(shí)時(shí)的監(jiān)控，因此面對(duì)此種情況應(yīng)進(jìn)行必要的處理。在常見(jiàn)的處理方式中，運(yùn)行人員可以按照調(diào)度的運(yùn)行方式要求，在完成母線充電工作之后，將高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)，主變壓器低壓側(cè)開關(guān)全部由運(yùn)行轉(zhuǎn)熱備用，將空載的主變壓器、母線轉(zhuǎn)熱備用。待該母線上線路帶上負(fù)荷后，感性負(fù)荷會(huì)增加線路導(dǎo)線的電感值，在主變壓器等元件接入后使得回路的參數(shù)發(fā)生很大變換，三相電容值以線路的參數(shù)為主而解決三相電容不平衡的弊端，虛幻接地現(xiàn)象自行消失。

除去運(yùn)行方式上等待線路帶上負(fù)荷之外，還可以對(duì)回路進(jìn)行必要的改變，從而消除母線的虛幻接地現(xiàn)象：

一、母線投運(yùn)前參數(shù)的檢測(cè)。在對(duì)母線進(jìn)行充電前可對(duì)母線的三相電容進(jìn)行檢測(cè)，適時(shí)避免三相電容不平衡情況的發(fā)生。對(duì)于存在的三相電容不平衡的現(xiàn)象，可以采用母線三相交錯(cuò)接線和線路合理?yè)Q位的方式減小母線三相電容的不平衡度;

二、在母線三相安裝電容補(bǔ)償裝置，此類方法可以切實(shí)地解決母線三相電壓不平衡的問(wèn)題，對(duì)于多個(gè)電容進(jìn)行分相補(bǔ)償?shù)那闆r可以需要進(jìn)行分散的安裝，從而增加了系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和合理性，并且更好地解決了母線三相電容不平衡而造成的中性點(diǎn)電壓漂移問(wèn)題。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可以在中性點(diǎn)安裝消弧線圈(如圖3)，并按照運(yùn)行方式設(shè)定出正確的整定值，保證該運(yùn)行模式下避免三相不平衡所造成的中性點(diǎn)電壓偏移狀態(tài)的發(fā)生。

由公式七可得：在接入中性點(diǎn)的消弧線圈之后，中性點(diǎn)的位移電壓值與消弧線圈的消諧度和阻尼率有很大的關(guān)系，因此在運(yùn)用消弧線圈來(lái)消除虛幻接地現(xiàn)象的過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置情況，設(shè)置適當(dāng)?shù)拿撝C度，使得中性點(diǎn)位移電壓值小于保護(hù)的動(dòng)作整定值，從而避免虛幻接地情況的發(fā)生。

電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的虛幻接地現(xiàn)象與單相接地故障不同，對(duì)于設(shè)備的絕緣和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行并不存在很強(qiáng)的破壞性，但在運(yùn)行中分析原因，采取必要的措施進(jìn)行改進(jìn)可以根除系統(tǒng)或設(shè)備的安全隱患，對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]. 孫方漢等：過(guò)電壓保護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)事故處理 中國(guó)水利水電出版社;