配电自动化成套设备零序电压偏高原因分析

顾同兴

摘要：伴随着信息化和自动化技术的快速发展，配电自动化也迅速发展起来，更好的满足了工业和日常生活用电需求。同时，为更好的确保电力系统的安全可靠运行，就需要做好成套设备的运营维护工作。因此文章结合实例，就配电自动化成套设备零序电压偏高原因展开分析。

关键词：配电自动化;成套设备;零序电压;偏高;原因

在配电自动化日常运行管理工作，部分自动化成套设备会出现调控失灵和反应不灵敏等故障现象，进而影响到电力系统的安全可靠运行，严重影响到配网自动化系统的安全实用性能。因此亟待强化成套设备的运行维护管理工作。

1配网自动化成套设备运维的具体内容

配电网自动化是利用网络计算机技术、现代电子技术、通信技术，将配电网信息数据集成在一起，构建一套完整的自动化管理系统，对配电系统的运行进行实时监控和管理，控制配电网的运行管理，是配电自动化系统和配电管理系统。与以往的配电网系统相比，自动化是其最大的特点。而实现系统自动化主要是通过两部分来实现的，即系统设备和远程控制。我国配电网白色动力系统的发展还处于起步阶段，对专业知识的掌握不够全面。在配电网自动化运行过程中，许多专业问题凸显出来，导致整个配电网自动化系统的正常运行。例如电源模块故障、遥控操作不成功、故障电流检测不准确等。这些问题严重阻碍了系统的正常运行。如果不能有效解决，不仅会对配电网自动化系统的正常运行产生负面影响，而且会增加系统后期维护的难度。

2实例分析

2.1配电自动化成套设备

某配电自动化成套设备由以下设备组成：共箱式智能断路器1台，内置相电流互感器3支、零序电流互感器1支;三相五柱式电压互感器1台，安装在电源侧，采集Uab、Ucb、零序电压;单相电压互感器1台，安装在负荷侧，采集Uab;配电自动化终端FTU1台，内置安防模块;三相一体式隔离开关1或2台，只有1台时安装在电源侧;跌落式避雷器6支，额定电压17kV，安装在隔离开关内侧;带航空插头电缆附件1套，3芯航空插头及长度至少8米的电源电缆1组;5芯航空插头及长度至少8米的电源电缆1组;6、10、26芯航空插头及长度至少8米的电缆1组。

2.2成套设备接地

成套开关（单隔刀时）接地点总共12处，汇总连接于接地引下线接地，包括：隔离开关本体1组，6支避雷器各1组，三相五柱式电压互感器N端1组，三相五柱式电压互感器本体及二次1组，单相电压互感器本体及二次1组，断路器外壳1组、FTU外壳1组，接地线的线径不小于25mm2。

2.3配电自动化开关投入原则

主干投逻辑是指主干线上采用“电压-时间型”馈线自动化，通过开关“失压分闸、得电延时合闸”的工作特性配合变电站出线开关CB二次合闸来实现，一次重合闸隔离故障区段，二次重合闸恢复非故障段供电。分支投保护是指安装在分支线首端的自动化开关投入过流Ⅰ段保护与CB过流Ⅰ段保护形成级差配合，实现分支故障的定位隔离。联络开关宜退出是指退出联络自动化开关自动转供电功能即退出“单侧失压延时合闸功能”，但转供电可通过远方遥控方式进行。

2.4零序电压偏高分析

2.4.1故障表象

供电局在675回10kV配电线路上安装了1824套柱上智能断路器，运行过程中出现109套柱上智能断路器零序电压偏高问题，现场检查发现大连北方和大连一互三相五柱式电压互感器一次侧N端接地良好，终端FTU上采集到的零序电压二次值分别为23.9V和19.7V。由于主干线上安装的电压时间型智能断路器投入了合到零压（零序电压定值20V/0.1s）分闸并闭锁合闸功能，该功能在X时限（7s）得电合闸后，在Y时限（5s）内检测到零序电压并超过整定值时，执行合到零压分闸并闭锁合闸功能。在系统无接地故障情况下，10kV线路停电后合闸送电时，由于零序电压偏高超过整定值而发生闭锁断路器合闸，导致线路无法正常送电。

2.4.2原因分析

收集4个安装点位FTU采集到零序电压进行谐波含量分析，4个点位零序电压波形中3次谐波含量均偏大，谐波值如表1所示。

以上4个点位零序电压偏高是由于零序电压波形中含有大量的3次谐波，初步判断零序电压3次谐波含量偏大原因是由于三相五柱式互感器二次平衡绕组开路，失去了对铁芯中的原三次谐波磁通的去磁作用，导致三次谐波经过一次零序电压绕组ON。导致变电站10kV系统3U0偏高的原因是由于零序电压中含有大量的3次谐波以及零序电压基波值较大共同作用造成的。零序电压基波值大是由于成套设备接地网的接地电阻大造成的，规程要求成套设备接地电阻<4欧姆。现场测量了3个成套设备安装点位的接地网电阻，如表2所示。

从表2可以看出，零序电压偏高是由于成套设备接地电阻不合格造成的，因此测量和改善成套设备的接地电阻，有利于降低零序电压。

2.4.3试验及现场验证

仿真试验室里将10kV线路上接入了1只大连北方三相五柱式电压互感器实际挂网运行，模拟了二次平衡绕组开路和闭合两种工况，并通过FTU采集零序电压和录波，同时利用万用表测量平衡绕组两端的电壓。

工况1：二次平衡绕组开路时。

工况2：二次平衡绕组正常时。

平衡绕组开路时，FTU采集到的零序电压偏大且3次谐波含量较大;平衡绕组闭合时，FTU采集到的零序电压很小，几乎为零。对10kV岔河线主干线10号杆、宏伟支线4号杆及10kV岔河线芒弄新寨支线1号杆3台柱上智能断路器的配套的三相五柱式电压互感器和35kV忙信变10kV母线三相五柱式电压互感器进行停电检查。现场检查发现4个点位的三相五柱式电压互感器平衡绕组保险均已损坏，平衡绕组处于开路状态。现场更换保险使平衡绕组处于闭合状态时，送电后4个点位的零序电压恢复正常。大连一互三相五柱式电压互感器一次侧N端需接地，在安装过程中，由于施工安装不规范，没有按照要求将零序电压绕组ON尾端N接地，此时三相五柱式电压互感器中性点与地之间的电阻增大时，中性点O对地出现一个悬浮电压，导致其零序电压偏高。

总之，文章对某供电局配电自动化零序电压偏高典型案例分析，配电自动化成套设备安装、调试、验收过程中，严格检查成套设备接地的可靠性及接地电阻是否满足要求，对于设备投运后零序电压是否满足要求显得尤为重要。

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