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【摘要】35kV系统是中性点非直接接地系统，运行中经常会遇到三相电压不平衡，开口三角电压偏高的情况。造成电压不平衡的原因很多，判断相对较困难，如果不分析查找出原因并采取有效措施予以消除，将直接影响电网的安全运行，甚至造成设备损坏，因此，有必要就这个问题进行分析探讨。
【关键词】110kV变电站；35kV系统；电压；不平衡1、引 言
我局有我单位负责维护的110kV变电站共有14座，均接带有35kV网络，且35kV系统为中性点不接地系统。在日常巡检和维护中发现，绝大多数变电站35kV母线二次三相电压基本平衡，有少数几个变电站存在三相电压不平衡，开口三角电压偏高的情况，低的八、九伏，高的甚至达到了二十几伏，导致误发35kV母线接地信号，对35kV母线二次电压接入了故障录波器的则引起录波器长期启动，甚至损坏电压互感器等。因此，有必要查找出原因并采取有效措施予以消除，能夠降低电网故障率，减少电气设备损坏，减少运行方式的调整。同时，对电力线路的设计也具有十分重要的指导意义。2、造成电压不平衡的原因
35kV中性点不接地系统在没有线路发生接地的情况下，造成电压不平衡的原因主要有以下几种可能：
（1）运行中电压互感器高、低压熔断器熔断。低压保险熔断与高压保险熔断不同在于一次三相电压仍平衡，故开口三角没有不平衡电压，因而不会发出接地信号，其它现象均与高压保险熔断的情况相似。
（2）系统负载不对称。正常情况下，各种单相负载（电灯、电扇、电视机、电冰箱、洗衣机等）连接在低压电力网中，一般说来，三相负载是不会对称的,这是因为在连接时，三相负载的分配很难做到平衡；各个单相负载的开停时间不会做到同时；在使用中每一相负载的增长速度也不相同。
非正常情况下，三相负载不对称尤为严重,其原因有配电变压器高（低）压侧发生一相或两相断线或接地故障；配电变压器分接开关接触不良或高（低）压侧接头、绕组故障；配电变压器高（低）压侧一相或两相熔断器熔断；电动机绕组中有一相或两相发生故障。
（3）采用3台单相电压互感器时，3台的伏安特性不一致。
（4）系统发生铁磁谐振。谐振引起的三相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高；另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。
正常运行的系统出现电压互感器高、低压熔断器熔断或接触不良故障相对较多，此类故障判断相对容易。其他原因造成的电压不平衡相对较少，但判断较困难。
3、对110kV关心变、楚江变35kV系统电压不平衡原因分析
（1）110kV关心变电站35kV系统共有关澧线和关乔线两条出线，正常运行方式为关澧线联络运行，负荷较小，关乔线空载运行，该运行方式下电压不平衡现象不是太严重，开口三角不平衡电压8V左右。系统示意图如图1所示：
由上图知，中性点的不平衡电压可用式（1）~（3）计算出来：
（1）
（2）
（3）
其中、、分别为系统三相电源的相电压，为中性点不平衡电压，为系统三相对地电容，为系统的三相电容电流，V为网络的不对称度。
由上述公式可以看出，系统的三相电压不平衡是由系统三相对地电容不平衡造成的。系统的不对称度越大，中性点电位越高。这种现象的产生是由于线路排列不对称且换位不完全造成的。由于关心变电站的两条出线距离较短，网络的不对称度相对较小，因此产生的不平衡电压不大。
（2）110kV楚江变电站35kV系统共有楚官线和楚磷线两条出线，系统正常运行时发现35kV母线二次电压极不平衡，经多次检测，其数据如下：，由于三相电压不平衡，电网的中性点发生了位移，中控室发“35kV母线接地”信号，针对该站出现的这种异常现象，提出了以下假设和猜测：
①系统各相对地电容不平衡；
②35kV母线所接电压互感器发生电磁谐振。
以下对上述假设和猜测做出具体的分析：
①系统各相对地电容不平衡引起的接地现象。
如果按架空线路每公里电容电流约0.06A经验推算，短线路的容性是无法对中性点产生很大位移的，三相容抗的不对称并不会使两相电压产生升高和过电压现象。该站35kV系统电压出现如此大的不平衡电压，仅是三相容抗不对称引起的可能性是很小的。
②35kV母线所接电压互感器发生电磁谐振。
中性点不接地电网中架空线路对地电容与母线上所接电压互感器的线圈是并联的，其等值电路如下图所示：
当发生谐振时，由于X=XL-XC=0，电抗消失，电路呈电阻性，电路中会产生一个最大的电流，这种电流虽不在全电路中产生电抗电压降，但在电感L和电容C上都要产生电抗电压降，如果感抗和容抗的数值大大超过电阻的数值，则在L和C上会出现大大超过外施电压的高电压，这时铁心磁通密度很高，电压互感器线圈可能因激磁电流过大而烧毁。对于35kV中性点不接地系统发生由于电磁谐振而引起的中性点位移异常情况，常常是发生在母线带电压互感器而不带线路或带很短的线路。当出现电压偏差时，电压互感器线圈因激磁电流过大时会烧断熔丝，甚至烧毁互感器，直接影响电网的安全运行，我们必须采取有效的措施，消除这种异常现象。
在此提出几点建议，仅供参考：①在可能的情况下，调整线路参数C和L的合理配合，是较彻底的办法；②工厂生产电压互感器时应改善其伏安特性，以降低铁心的磁通密度，减小励磁电流，有利于降低互感器的空载损耗误差，提高电压互感器带负荷的能力，由于饱和磁通密度的提高，使得铁磁谐振的电压提高，有效改善了铁磁谐振性能，降低三相电压不平衡现象的发生概率。③对于存在线路电容效应产生的电压不平衡，可以考虑更改耦合电容器的位置，对现有的挂网耦合电容器进行调相，但由于每个耦合电容器的容量较小，对于长线路的效果不明显。
4、结论
通过以上分析可以看出，35kV中性点不接地系统运行中出现电压不平衡的原因较多，现象比较复杂，在处理时应综合分析、判断，防止因误判断而延误故障处理，造成设备损坏。在实际工作中应不断总结经验，提高设备的维护水平。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】110kV变电站；35kV系统；电压；不平衡1、引 言
我局有我单位负责维护的110kV变电站共有14座，均接带有35kV网络，且35kV系统为中性点不接地系统。在日常巡检和维护中发现，绝大多数变电站35kV母线二次三相电压基本平衡，有少数几个变电站存在三相电压不平衡，开口三角电压偏高的情况，低的八、九伏，高的甚至达到了二十几伏，导致误发35kV母线接地信号，对35kV母线二次电压接入了故障录波器的则引起录波器长期启动，甚至损坏电压互感器等。因此，有必要查找出原因并采取有效措施予以消除，能夠降低电网故障率，减少电气设备损坏，减少运行方式的调整。同时，对电力线路的设计也具有十分重要的指导意义。2、造成电压不平衡的原因
35kV中性点不接地系统在没有线路发生接地的情况下，造成电压不平衡的原因主要有以下几种可能：
（1）运行中电压互感器高、低压熔断器熔断。低压保险熔断与高压保险熔断不同在于一次三相电压仍平衡，故开口三角没有不平衡电压，因而不会发出接地信号，其它现象均与高压保险熔断的情况相似。
（2）系统负载不对称。正常情况下，各种单相负载（电灯、电扇、电视机、电冰箱、洗衣机等）连接在低压电力网中，一般说来，三相负载是不会对称的,这是因为在连接时，三相负载的分配很难做到平衡；各个单相负载的开停时间不会做到同时；在使用中每一相负载的增长速度也不相同。
非正常情况下，三相负载不对称尤为严重,其原因有配电变压器高（低）压侧发生一相或两相断线或接地故障；配电变压器分接开关接触不良或高（低）压侧接头、绕组故障；配电变压器高（低）压侧一相或两相熔断器熔断；电动机绕组中有一相或两相发生故障。
（3）采用3台单相电压互感器时，3台的伏安特性不一致。
（4）系统发生铁磁谐振。谐振引起的三相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高；另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。
正常运行的系统出现电压互感器高、低压熔断器熔断或接触不良故障相对较多，此类故障判断相对容易。其他原因造成的电压不平衡相对较少，但判断较困难。
3、对110kV关心变、楚江变35kV系统电压不平衡原因分析
（1）110kV关心变电站35kV系统共有关澧线和关乔线两条出线，正常运行方式为关澧线联络运行，负荷较小，关乔线空载运行，该运行方式下电压不平衡现象不是太严重，开口三角不平衡电压8V左右。系统示意图如图1所示：
由上图知，中性点的不平衡电压可用式（1）~（3）计算出来：
（1）
（2）
（3）
其中、、分别为系统三相电源的相电压，为中性点不平衡电压，为系统三相对地电容，为系统的三相电容电流，V为网络的不对称度。
由上述公式可以看出，系统的三相电压不平衡是由系统三相对地电容不平衡造成的。系统的不对称度越大，中性点电位越高。这种现象的产生是由于线路排列不对称且换位不完全造成的。由于关心变电站的两条出线距离较短，网络的不对称度相对较小，因此产生的不平衡电压不大。
（2）110kV楚江变电站35kV系统共有楚官线和楚磷线两条出线，系统正常运行时发现35kV母线二次电压极不平衡，经多次检测，其数据如下：，由于三相电压不平衡，电网的中性点发生了位移，中控室发“35kV母线接地”信号，针对该站出现的这种异常现象，提出了以下假设和猜测：
①系统各相对地电容不平衡；
②35kV母线所接电压互感器发生电磁谐振。
以下对上述假设和猜测做出具体的分析：
①系统各相对地电容不平衡引起的接地现象。
如果按架空线路每公里电容电流约0.06A经验推算，短线路的容性是无法对中性点产生很大位移的，三相容抗的不对称并不会使两相电压产生升高和过电压现象。该站35kV系统电压出现如此大的不平衡电压，仅是三相容抗不对称引起的可能性是很小的。
②35kV母线所接电压互感器发生电磁谐振。
中性点不接地电网中架空线路对地电容与母线上所接电压互感器的线圈是并联的，其等值电路如下图所示：
当发生谐振时，由于X=XL-XC=0，电抗消失，电路呈电阻性，电路中会产生一个最大的电流，这种电流虽不在全电路中产生电抗电压降，但在电感L和电容C上都要产生电抗电压降，如果感抗和容抗的数值大大超过电阻的数值，则在L和C上会出现大大超过外施电压的高电压，这时铁心磁通密度很高，电压互感器线圈可能因激磁电流过大而烧毁。对于35kV中性点不接地系统发生由于电磁谐振而引起的中性点位移异常情况，常常是发生在母线带电压互感器而不带线路或带很短的线路。当出现电压偏差时，电压互感器线圈因激磁电流过大时会烧断熔丝，甚至烧毁互感器，直接影响电网的安全运行，我们必须采取有效的措施，消除这种异常现象。
在此提出几点建议，仅供参考：①在可能的情况下，调整线路参数C和L的合理配合，是较彻底的办法；②工厂生产电压互感器时应改善其伏安特性，以降低铁心的磁通密度，减小励磁电流，有利于降低互感器的空载损耗误差，提高电压互感器带负荷的能力，由于饱和磁通密度的提高，使得铁磁谐振的电压提高，有效改善了铁磁谐振性能，降低三相电压不平衡现象的发生概率。③对于存在线路电容效应产生的电压不平衡，可以考虑更改耦合电容器的位置，对现有的挂网耦合电容器进行调相，但由于每个耦合电容器的容量较小，对于长线路的效果不明显。
4、结论
通过以上分析可以看出，35kV中性点不接地系统运行中出现电压不平衡的原因较多，现象比较复杂，在处理时应综合分析、判断，防止因误判断而延误故障处理，造成设备损坏。在实际工作中应不断总结经验，提高设备的维护水平。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。