变电站10kV母线电压不平衡问题及解决措施研究

摘 要：日常的工作中我们会发现35kV变电站开口三角形电压较高，10kV母线三相电压不平衡。三相电压不平衡无论是对电力系统还是用户都有较大的危害。本文主要从理论计算结合变电站实际运行情况就解决35kV变电站10kV母线电压不平衡问题进行研究，并提出解决措施。

关键词：电网；不平衡；电压；母线

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0050-02

1 三相电压不平衡造成的影响

（1）三相电压不平衡会引起电力线路损耗增大，三相不平衡越严重，线路损耗就越大，例如，在最大不平衡时，若一相为1.5I，另两相分别为0.75I，则电能损耗增加12.5%。

（2）三相电压不平衡会增加高压线路跳闸次数，降低开关设备使用寿命。

（3）三相电压不平衡不仅会影响电动机的出力，还会使发电机的利用率下降。

（4）三相电压不平衡还会引起以负序分量为启动元件的多种保护的误动作。

2 引起三相电压不平衡的原因

（1）三相对地电容不平衡，尤其是中相电容偏低，造成三相电压不平衡。

10kV系统属于中性点不接地系统，而我们公司的10kV系统全部采用架空线路（仅有个别线路变电站出线的一小段采用电缆出线），则各相对地电容不平衡，尤其是中相电容偏低，引起中性点对地的位移电压。而电压互感器的高压线圈的尾头是直接接地的，这个位移电压引起了三相电压的不对称，并在开口三角形回路产生一个不平衡电压。表1是根据某变电站监测到的几组数据。

从表1可以看出系统正常运行时，中相电压较低。

（2）系统单相接地时会造成三相电压不平衡。

10kV系统发生单相接地现象在日常的运行工作中很常见，多发生在潮湿、多雨天气。主要原因多为树害、单相断线、配电线路上绝缘子单相击穿、小动物危害等。当线路发生单相接地时会引起三相电压的不平衡。单相接地分为金属性接地和非金属性接地。当配电线路发生金属接地时，故障相电压为零，非故障相电压上升为线电压，升高了1.732倍，且持久不变；当配电线路发生非金属性接地时，接地相电压降低，其他两相升高但小于线电压。

（3）当线路上发生断线故障如一相断线而未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，高压丝具一相熔断都会造成三相电压不平衡。以龙泉变143龙泉馈路为例20××年×月×日11时143龙泉开关过流III段动作，开关跳闸，重合闸动作，重合成功。之后2h内又连续跳闸4次，均为该线路过流III段保护动作，开关跳闸，重合闸动作，重合成功。通知龙泉供电所巡查线路，发现在后段96号杆分路高压丝具A相断开。分析原因为：因为96号杆高压丝具A相断开造成三相电压不平衡，从而使一相电流过大而引起该线路过流III段保护动作开关跳闸。

（4）当发生谐振过电压会造成三相电压不平衡。

当系统发生谐振过电压时会出现一相电压升高两相对地电压降低或者一相电压降低，两相对地电压升高或者三相电压同时或依次轮流升高的现象。特别是当系统发生分频谐振时，在分频谐振电压和工频电压的作用下，将使电压互感器铁芯磁密迅速饱和，励磁电流迅速增大，将使电压互感器绕组严重过热而损坏，甚至引起母线故障造成大面积停电。对于泾阳配电网来说随着大西安的建设和泾河新城的开发发展，各类大型企业迅速入驻，伴随着泾阳沿山石场的开采及人民生活水平的提高（各类生活生产电器设备大量接入），接入配电网的非线性负荷增加迅猛，这些非线性负荷可能会产生谐波以及引起电压的波动，甚至会引起谐振过电压。

（5）低压侧三相负荷配置不合理会造成三相电压不平衡

现实工作中经常存在低压侧三相负荷分配不平衡的现象，这样会导致负荷重的一相电压低，负荷轻的一相电压高，三相电压不平衡。这是因为历年来在农村低压配电网建设改造时，因受地理位置、环境、用户分散、资金等原因，农村低压用户多采用单相电源接入的方式，这就从低压网架结构上造成了低压三相不平衡的根本性原因，另一方面随着近几年农村经济的快速发展，大量的生活、生产类电器走进了农村的千家万户，特别是在迎峰过冬、迎峰过夏期间或农灌季节，大量的不可控负荷的无序徒增，更是加剧了低压测的三相不平衡。图1是后赵配变在一天内的三相负荷不平衡度情况，如图1所示。

3 减小不平衡电压的措施

（1）我们可以通过采用中相补偿电容器的方法来解决正常运行时因中相电容偏低造成的三相电压不平衡，另外如果变电站采用交错接线或线路合理换位的方法也可以解决。（此方法一来工作上比较麻烦，二来代价也高）。

（2）我们要尽量减少线路接地、断线现象的发生，可以从以下三个方面做起，首先把控好基建关，在线路建设初期必须严把质量关，从线路的勘测、设计、施工安装、施工工艺必须严格按照规程规定完成，坚决杜绝线路带病投入运行，从根本上减少接地、断线现象的发生；利用春检、秋检扎实做好线路的消缺、检修工作，以泾阳分公司为例，配网线路多为农网线路，10kV线路经常会穿越村庄、田地和树林，经统计60%以上的接地事故多由树害因起，2017年春检修期间，我公司投入大量人力、财力进行树害清除（砍剪线路两侧树木），全年接地事故明显降低，同时加强对线路和设备的日常巡视和维护也是减少接地事故的重要手段；另外对电力用户做好宣传尽量减少外力破坏也是减少接地、断线事故的重要措施。近年来我公司在对外做好宣传工作的同时采取加装防护措施，在杆身涂刷反光漆、在电缆线路上设置标志信息等手段大量减少了撞杆断线事件的发生。

（3）负荷接入系统时，要按规定对负荷的性质等做出全面详细的分析。随着商业现代化和电气化，以及信息、控制等新技术的应用和发展，我们系统接入的商业负荷含有大量的非线性负荷，例如电子电源模块、荧光灯以及交流调速驱动装置等，这些负荷都具有高谐波含量，且在所有设备中都会出现相当高的谐波电流，所以在负荷接入系统前，我们必须要对这些负荷进行评估，并采取措施，负荷规定方可接入。

（4）严格执行调度规程。平时工作中应严密对系统进行实时监测，若一旦发生谐振现象，立即采取正确措施，破坏谐振条件。当系统正在进行倒闸操作时发生谐振现象，如当时系统中只有一组电压互感器而供电线路的长度较短时，可直接投入部分备用线路，以增加分布电容来破坏谐振条件；当系统正在运行时发生谐振现象，可直接对10kV线路进行拉路，从而破坏谐振条件；总之，通过改变系统的运行方式或接线方式破坏谐振条件从而消除谐振现象。

（5）合理配置低压侧三相负荷。对低压负荷要进行合理、统一、科学的规划。首先在以后的农网低压改造中逐步用三相电源接入的方式代替单相电源接入的方式，从而从低压网架结构上解决结构性三相不平衡的问题，同时应用新技术、新设备，采用配变三相负荷不平衡调节装置EPQ，从而减少中性线电流，降低线路损耗，稳定三相电压，提高供电质量，改善用电环境；另外，加强低压侧负荷管理，应用现有的负控采集系统高级应用模块中的配变三相不平衡数据采集功能，指导低压运维人员及时调整负荷，从而达到低压侧三相负荷平衡的目的。

4 结束语

在实际电网运行中确实存在着母线三相不平衡的现象，它的存在对变压器、用电设备以及线损都造成了影响，分析研究并采取措施解决母线三相不平衡对提高电能质量提升用户满意度具有较大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]王清亮.单相接地故障分析.中国电力出版社.

[2]鲁铁成.电力系统过电压.水利水电出版社.

[3]舒廉甫.发电厂变电站过电压保护及接地.中国电力出版社.

收稿日期：2018-8-12

作者简介：王 莹（1981-），女，汉族，陕西咸阳泾阳人，工程师，本科，主要从事配网运行工作。

朱新刚（1977-），男，汉族，陕西咸阳泾阳人，助理工程师，本科，主要从事生产运行工作。

张 鹏（1976-），女，汉族，陕西咸阳泾阳人，助理工程师，大专，主要从事电力营销工作。