關(guān)于空載母線(xiàn)虛幻接地現象的探究

虛幻接地：表現形式與系統單相接地故障相似，均表現為系統中性點(diǎn)發(fā)生位移電壓，兩相電壓升高，一相電壓降低，接地保護發(fā)出接地故障信號。發(fā)生虛幻接地時(shí)，電網(wǎng)元件的絕緣性并無(wú)問(wèn)題，它是電力系統電感和電容參數達到一定條件下，各相出現不對稱(chēng)過(guò)電壓的一種虛幻接地現象。空載母線(xiàn)運行情況下，等效的電路圖如圖1所示：

因此可知，空載母線(xiàn)電壓不平衡而造成的虛幻接地現象是由于中性點(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(xiàn)方式、長(cháng)母線(xiàn)的鎧式開(kāi)關(guān)柜等不斷普及應用，三相的不平衡電容常常存在。

對于空載系統中常出現的三相電容不平衡的情況，不平衡問(wèn)題主要出現在主變內部，由于空載運行時(shí)系統的參數以母線(xiàn)對地電容、電壓互感器三相電感、主變三相電容為主，而在站內母線(xiàn)長(cháng)度很短、電壓互感器三相電感經(jīng)出廠(chǎng)測量相等的情況下，主變內部的分布電容則成為不平衡的主要產(chǎn)因。在主變內部的電容主要包括原邊繞組與副邊繞組電容、原副邊繞組對地電容、相與相繞組之間電容三種主要形式[2]，對于常見(jiàn)的主變YNyn10-yn10接線(xiàn)方式，原副邊繞組對地電容、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(xiàn)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兩相相對于c相對稱(chēng)，因此主變內部A、B兩相電容參數基本相同，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(xiàn)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(xiàn)路幾種特殊狀態(tài)下一次電壓實(shí)例匯總表

項目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

正常運行情況下，10kV母線(xiàn)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(xiàn)電壓10kV;對實(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;在系統發(fā)生虛幻接地時(shí)，由于系統內部電容分布不平衡，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，并未出現兩相電壓相同的情況。但是對于主變YNyn10-yn10型接線(xiàn)，電容分布為A、B兩相相同，因此會(huì )出現虛幻接地時(shí)兩相電壓指示基本相同的特殊情況。

虛幻接地現象在實(shí)際運行中，對設備并不存在威脅，但是對于遠動(dòng)信息監控的變電站，如果母線(xiàn)真正出現接地現象時(shí)將無(wú)法進(jìn)行時(shí)時(shí)的監控，因此面對此種情況應進(jìn)行必要的處理。在常見(jiàn)的處理方式中，運行人員可以按照調度的運行方式要求，在完成母線(xiàn)充電工作之后，將高壓側進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，主變壓器低壓側開(kāi)關(guān)全部由運行轉熱備用，將空載的主變壓器、母線(xiàn)轉熱備用。待該母線(xiàn)上線(xiàn)路帶上負荷后，感性負荷會(huì )增加線(xiàn)路導線(xiàn)的電感值，在主變壓器等元件接入后使得回路的參數發(fā)生很大變換，三相電容值以線(xiàn)路的參數為主而解決三相電容不平衡的弊端，虛幻接地現象自行消失。

除去運行方式上等待線(xiàn)路帶上負荷之外，還可以對回路進(jìn)行必要的改變，從而消除母線(xiàn)的虛幻接地現象：

一、母線(xiàn)投運前參數的檢測。在對母線(xiàn)進(jìn)行充電前可對母線(xiàn)的三相電容進(jìn)行檢測，適時(shí)避免三相電容不平衡情況的發(fā)生。對于存在的三相電容不平衡的現象，可以采用母線(xiàn)三相交錯接線(xiàn)和線(xiàn)路合理?yè)Q位的方式減小母線(xiàn)三相電容的不平衡度;

二、在母線(xiàn)三相安裝電容補償裝置，此類(lèi)方法可以切實(shí)地解決母線(xiàn)三相電壓不平衡的問(wèn)題，對于多個(gè)電容進(jìn)行分相補償的情況可以需要進(jìn)行分散的安裝，從而增加了系統運行的靈活性和合理性，并且更好地解決了母線(xiàn)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)濟條件允許的情況下，可以在中性點(diǎn)安裝消弧線(xiàn)圈(如圖3)，并按照運行方式設定出正確的整定值，保證該運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(xiàn)圈之后，中性點(diǎn)的位移電壓值與消弧線(xiàn)圈的消諧度和阻尼率有很大的關(guān)系，因此在運用消弧線(xiàn)圈來(lái)消除虛幻接地現象的過(guò)程中，應根據系統的參數設置情況，設置適當的脫諧度，使得中性點(diǎn)位移電壓值小于保護的動(dòng)作整定值，從而避免虛幻接地情況的發(fā)生。

電力系統運行過(guò)程中的虛幻接地現象與單相接地故障不同，對于設備的絕緣和系統的穩定運行并不存在很強的破壞性，但在運行中分析原因，采取必要的措施進(jìn)行改進(jìn)可以根除系統或設備的安全隱患，對穩定運行具有重要的意義。

參考文獻：

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