核电厂6kV中压厂用电系统三相电压不平衡问题分析

查东健　陈本林

【摘 要】本文根据核电厂调试实践和运行经验，汇总分析了6kV中压厂用电系统发生的三相电压不平衡事故，总结了事故特点，造成事故的常见原因，提出了相应的预防及处理措施。

【关键词】厂用电系统；三相电压不平衡；假接地

核电厂厂用电系统为厂内生产设备提供电源，发电机、封闭母线、出口断路器、主变、高厂变以及中压配电装置，完成电能在厂内部分的传输。核电厂在生产电力过程中，有大量的以电动机拖动的机械用以保证反应堆、汽轮机、发电机等主设备和辅助设备的正常运行。6kV中压厂用电系统为中性点不接地系统，当电力系统正常运行时，平衡三相系统的中性点电位等于地的电位，三相导线对地电压是相等的，均等于相电压。当一相回路发生金属性接地故障时，该相的电位即变为地的电位，中性点的电位升至相电压，而另外两非故障相导线对地电位升至系统线电压，也即非故障相得绝缘将受到比正常电压大√3倍的电压。按照核电运行要求，6kV中压厂用电发生三相电压不平衡时，允许带故障继续运行2小时。

1 单相接地事故

发生单相接地事故原因主要有人体误触碰带电体、电力电缆绝缘破损、回路接地等原因，由单相接地事故引起的三相电压不平衡，常触发单相接地故障报警，并且电压不平衡偏差较大。发生单相接地事故先需判断真、假接地现象，若确认真接地故障，可结合保护装置报警信息和故障录波波形分析确定的接地情况及查找定位故障回路。

单相接地事故分为金属性和非金属性接地。实际常发生非金属性接地，尤其是电缆绝缘缺陷下的弧光接地。发生弧光接地时，故障相电压不为零，由于零序电压保护一般设定为15V，弧光接地初期一般探测不到，只有当事故扩大后，才触发报警，此时不断交替振荡的弧光和过电压将会引发电缆烧毁，导致两相短路或三相短路跳闸。人体误触碰带电体也会引起非金属性接地，由于接地保护只报警，这种情况下对人身安全极其危险，易造成了重大人身伤亡。

为有效预防单相接地事故，送电前应检查电力电缆绝缘情况。当对设备绝缘状况有怀疑时，可进行5kV的绝缘电阻测试或交流耐压试验。单相接地事故发生在电缆较长时，一般采用单臂电桥法或使用智能定位仪查找故障点。另外，上下级零序保护应具备选择性，特别是级数比较多时，应进行校核和试验，避免发生越级跳闸。

2 假接地现象

电力电缆屏蔽层处理不当、开关导体接触不良、PT触头接触不到位等原因常引起假接地现象，同样表现为三相电压不平衡，但是偏差程度较小，不易触发单相接地故障。假接地现象引发的三相电压不平衡事故通常在送电时出现，常伴有放电异音或异味，通过测量回路绝缘电阻的方法无法及时发现问题，这时可逐级断电的方式查找故障点。

电力电缆屏蔽层的处理应按照设计要求进行绝缘或接地，严禁屏蔽层悬空或搭接其他金属物。此外，电缆头金属屏蔽层接地线与零序电流互感器穿线方式错误，易引起零序电流保护误动，触发虚假的单相接地报警。

3 铁磁谐振事故

在中性点不接地系统中，由于电磁式电压互感器激磁特性的非线性，易发生母线铁磁谐振事故，造成三相电压不平衡。在建核电机组多次发生中压母线铁磁谐振事故，而事故一般发生在通过变压器降压空充母线段。

铁磁谐振表现现象为一相电压降低、其他两相电压升高，出现零序电压高触发接地故障报警，这种接地常称为虚幻接地。与真实的接地故障相比，两者都会触发接地故障报警，区别在于铁磁谐振引发的虚幻接地一般发生在空充母线段，下游馈线负荷送电时不发生。发生铁磁谐振时，配电盘装设的微机消谐装置会动作并报警。自激发的铁磁谐振，是以系统电源电势为谐振源，工频为谐振频率的系统固有谐振，微机消谐装置无法作用，只能破坏谐振参数，通过采用增加系统电容值（投入电容器或电缆）的临时措施。在设计、设备选型以及首次送电前，应验算谐振参数，实地测试的方法可以获得较正确的单相电容值。如果出现自激发铁磁谐振风险较高时，可通过改变参数，增加阻尼消谐。

根据工程建设实践统计，真实的接地故障通常发生在下游馈线负荷送电时，且馈线回路接地保护装置动作报警。核电厂运行和维护人员应综合以上情况判断发生何种事故，便于采取措施有效应对。

4 负荷严重不平衡

不同于以上造成三相电压不平衡现象是由设备或回路异常、事故引发，实际在中压配电柜运行倒闸操作中，由于下游负荷减少及单相负荷不平衡，也会引起三相电压不平衡，但三相电压不平衡偏差程度较小，当单相负荷严重不平衡时，可能会触发单相接地事故报警。这种情况下，可以逐步增加三相负荷，减轻负荷不平衡程度，三相电压会逐步趋向平衡。

5 结论

在核电工程建设和运行中，熟知6kV中压厂用电系统三相电压不平衡引起的原因、特点和处理措施，不仅可以展开针对性的预防工作、监控措施和人因管理，避免人因失误导致的事故发生，也有利于做好应急组织管理工作，积极有效、快速响应事故处理，保证核电厂厂用电系统安全稳定、可靠的运行。

【参考文献】

[1]姚建新.6kV厂用电系统接地分析及处理[J].河北电力技术，2012，7，31，增刊.

[2]李书硕.马成久.6kV系统电磁式电压互感器引起的谐振过电压及其防范措施[J].东北电力技术，2011（4）.

[责任编辑：杨玉洁]