摘要：对油田35kV变电站运行中发生的电压异常现象进行了分析。对单相接地、PT高低压保险熔断、不同电压等级碰线时的现象及涉及的原理进行了重点分析，并比较了综合自动化变电站与老式变电站电压异常判断上的异同。
关键词：电压异常小电流接地系统过渡电阻熔断器熔断单相接地　　1引言　　中性点不接地和经消弧线圈接地的系统称小电流接地系统。目前油田35kV变电站均采用小电流接地运行方式。35kV变电站电压异常情况较多，如何准确的分析判断，对提高运行水平至关重要。　　2系统单相接地时电压变化情况　　2．1金属性接地　　单相金属性接地时，接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压，且线电压保持对称。　　2．2经过渡电阻接地　　中性点不接地系统任何一相，例如c相经过渡电阻R接地时的电网接线如图1所示。　　　　正常运行时，三相系统完全对称，电源电势分别为Ea=E∠0⁰、Eb=a²Ea、Ec=aEa。各相导线对地的电容用集中电容Ca、Cb、Cc代替，且数值均为C。每相的对地导纳为Ya、Yb、Yc等于jωC。各相对地电压分别为Ua、Ub、Uc,系统中性点对地电压为U_NN’。　　当C相经过渡电阻R接地时，Yc’= jωC根据弥尔曼定理中性点对地电压　　U_NN’=－＝－＝－　　由KVL得各相对地电压：Ua=Ea U_NN’，Ub=Eb U_NN’，Uc=Ec U_NN’。当R（0~∞）时，即电网经任意数值过渡电阻单相接地时，将不同的R值代入上面公式，计算出各相对地电压及电网中性点对地电压的变化如图2所示。通过该图可以得出如下结论：　　1）R趋向∞时，各相对地绝缘良好，对应于电网正常运行状态　　2）R＝0时，对应于金属性接地（又称接地接死）。接地相对地电压为零，非接地相对地电压升高为线电压。　　3）R大于0小于∞时，各相对地电压由系统对地电容及过渡电阻大小决定。非故障相对地电压最高可达1.82倍相电压，最低达0.823倍相电压。同时，对地电压最高相的下一相，一定是接地相。这一点无论是高阻接地还是低阻接地均适用，而对地电压最低相是接地相的结论仅适用于低阻接地的情况。　　3电压互感器熔断器熔断　　在小电流接地系统中，电压互感器一、二次侧都是通过熔断器和系统及负载连接的，在日常运行过程中会发生熔断器熔断现象，就这种情况进行分析。　　3．1PT熔断器熔断与系统单相接地现象对比　　表16kV系统单相接地和PT熔断器熔断现象对照表现象故障相电压表指示有无接地信号6kV系统PT表计变化ABCA相完全接地零线电压线电压有同一系统所有表计变化A相不完全接地低于相电压与过渡电阻及对地电容大小有关高于相电压小于1.82倍相电压接地程度有关同一系统所有表计变化A相高压熔断器熔断低于相电压相电压相电压有仅PT故障段表计变化A相低压熔断器熔断低于相电压相电压相电压无仅PT故障段表计变化　　通过对照表可以得出以下结论：　　1）系统接地时对通过母联并列运行的I、II段母线电压均有影响，且三相电压均有变化　　2）PT高压熔断器熔断时，会发出接地信号，但只影响PT所在段故障相电压　　3）PT低压熔断器熔断时，不发接地信号，只影响PT所在段故障相电压　　3．2单相接地与PT熔断器熔断同时发生的故障判断　　实际运行中，时常会发生系统接地与PT熔断器熔断故障同时发生的情况，对于这种情况应该根据母线电压、光字牌指示进行综合判断，必要时在调度安排下进行相应操作，具体确定故障情况。例如：35kV变电站中6kV母联在合位，出现电压异常，I段电压表指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝2kV，II段电压指示Ua=6kV，Ub＝0kV，Uc＝6kV。通过与表1进行对比，可以判定系统B相接地，同时I段PT的C相熔断器熔断。要进一步判断故障范围时，需进行相应操作。　　3．3综合自动化变电站对PT断线的判断　　二首变PM1000变电站综合自动化系统中，它的PT断线判别依据是：当外接3Uo低于20V，并且计算3Uo大于20V时，装置发PT断线报警。其中外接3Uo取自PT开口三角形电压；计算3Uo＝|Ua＋Ub＋Uc|，通过采集到的三相电压，由计算机根据公式计算出零序电压。此判据只对PT低压熔断器熔断有效，高压熔断器熔断时发“零序过电压”信号。　　滨四变ISA变电站综合自动化系统中PT断线检查采用线电压下降和负序电压上升判据，两者的动作/返回值取70V/80V，和10V/7V，延时9S告警。当3Uo大于50V时延时9S发接地告警，小于30V时返回。在说明书中没有给出具体的理论依据。　　4油网6kV与地方10kV线路单相碰线时的电压分析　　随着城市的发展和农网改造的进行，油田6kV线路和地方10kV线路出现交叉跨越的情况，并且有逐渐增多的趋势。在运行中，交叉跨越的上层线路因弧垂下降等原因碰到下层线路，就会发生涉及两个不同电压等级电网的事故。在小电流接地系统中，如果发生的是单相碰线，则只会发出异常信号，线路不会跳闸。就这种情况下的电压分布进行分析，希望能够对实际运行有所帮助。　　4．1对应相单相碰线电压分析　　假设两个系统A相碰线，电路图如图3所示。在A相与地之间接入虚拟阻抗Z，则有两个系统的A相电压等于虚拟阻抗上的压降，即：Ua1=Ua2=Uz=Ua（1）；　　系统1中性点和B、C相电压分别为：U_N1=Ua－Ea₁，U_b1=U_N1＋E_b1，U_C1=U_N1＋E_C1（2）；　　系统2中性点和B、C相电压分别为：U_N2=Ua－Ea₂，U_b2=U_N2＋E_b2，U_C2=U_N2＋E_C2（3）；　　两个系统对地电容对称，为C1，C2，各相对地电流可根据公式I_C相＝jωCU_相（4）求出；　　流经虚拟阻抗Z的电流I_Z＝Ua/Z,，根据KCL定理有I_Z I_C1A I_C1B I_C1C I_C2A I_C2B I_C2C=0（5）将公式组（1）~（4）代入公式（5），同时取Z＝∞，得出两个系统A相碰线时A相的电压＝　　　　图3两个小电流接地系统A相碰线电路图　　　　设系统1为6kV系统，系统2为10kV系统，即Ea₁=6／，Ea₂=10／，在Ea₁，Ea₂相位角相同的情况下，则有：Ea₁＜Ua₁＜Ea₂，U_N1=Ua₁－Ea₁=..Ea₁　　设K=，则U_N1＝KEa₁　　参照左面相量图，根据余弦定理，U_b1=U_C1=　　　　=E_b1,其中0＜K＜1,所以　　E_b1＜U_b1=U_C1＜1E_b1　　结论：在这种情况下,A相电压上升，B、C相电压略有下降。在电压变化趋势上与高阻接地相似。　　4．2不对应相单相碰线电压分析　　参照图3所示系统，假设6kV（系统1）A相与10kV（系统2）B相相碰，在故障相与地之间接入阻抗值为无穷大的虚拟阻抗Z参照前面分析有：　　＝，U_N1=Ua₁－Ea₁=（E_b2-Ea₁）=K（E_b2-Ea₁）,电压相量图如图5所示。　　|E_b2-Ea₁|==E_A1　　U_N1=KEa₁。又由余弦定理，求得cosφ＝11／14　　1）A相电压分析　　Ua₁==　　Ea₁，所以Ea₁＜Ua₁＜Ea₁　　2）B相电压分析　　∠θ=∠φ 120⁰，cosθ=－26／２８　　U_b1==E_B1，所以E_b1＜U_b1＜3.33E_b1　　3）C相电压分析　　∠α=180⁰－60⁰－∠φ＝1／7　　U_c1==E_C1，所以E_C1＜U_C1＜2.48E_C1　　结论：在这种情况下,A相电压略有下降或上升（与两系统对地电容的比值有关），B、C相电压均上升　　5小结　　通过上述分析，运行人员在工作过程中，应对各种故障引起的电压不平衡现象正确分析，在发生异常时准确判断，以便及时处理，确保变电站安全可靠运行。