某风电场12kV母线电压不平衡分析与处理

摘要：某风电场装机容量75MW，主变低压侧电压等级为12kV，为单母分段运行方式，风电场自2015年至今12kV两段母线三相相电压出现不平衡情况，导致12kV母差保护装置PT断线报警，母差保护退出运行。本文根据现场存在的问题，经过现场分析、试验、排查，彻底将该问题解决。

关键词：母线电压，不平衡

0前 言

某风电场共安装50台风机，容量为75MW，分两期建设。一期33台AW77/1500风机直接通过六条12kV汇流线路至升压站12kV#5母线，17台UP77/1500风机通过箱变升压至12kV，通过4条汇流线路至升压站12kV#4母线。两条12kV母线为单母分段运行，风电场12kV系统为中性点不接地系统，在無故障的情况下母线三相电压会保持三相对称，自2015年以来风电场12kV系统一直处于三相电压不平衡状态，B相电压最高，AC两相偏低，B相与其他两相电压偏差最大时约为1000伏（图1），导致12kV母差保护装置TV断线报警。

1 原因分析

根据上述问题，通过现场一次电气系统图接线方式以及PT测量回路原理图分析，可能有以下原因，造成12kV电压不平衡。

1.1二次测量回路、一次保险存在问题

怀疑由于二次测量回路或一次保险存在问题，导致压降的，出现偏差。

1.2 12kVPT存在问题

可能PT绕组存在问题，导致测量电压出现偏差[1]。

1.3 110kV系统电压可能存在偏差

分析可能系统电压存在偏差，导致风电场12kV母线电压存在偏差。

1.4 两台110kV主变存在问题

分析可能两台主变绕组、变比存在问题，导致主变12kV低压侧电压出现偏差。

1.5 主变低压侧至低压侧开关的母排及避雷器出现问题

主变低压侧至低压侧开关的母排为敞开式母排，附件主要有绝缘瓷瓶、避雷器等，怀疑可能由于母排绝缘瓷瓶性能下降或避雷器性能降低导致母排对地绝缘不足，产生爬电[2]。

1.6 12kV开关室小车开关母排存在问题

12kV开关室内两排小车开关之间通过母排进行连接，母排安装有支撑绝缘瓷瓶，怀疑可能由于母排支撑绝缘瓷瓶性能下降，导致对地绝缘不足，产生爬电。

2.问题排查情况

通过对二次测量回路、一次侧熔断器进行测量，回路电阻以及熔断器直阻均正常。

对12kV5-9PT本体进行检查，5-9PT一次侧经过一次消谐装置接地，测量对地电阻约为7.4MΩ，5-9PT一次中性点对地为浮空状态;测量PT的变比正常（显示A相1a-1n为119.87  2a-2n为119.90  B相1a-1n为119.85 2a-2n为119.9 C相1a-1n为119.85 2a-2n为119.89）。将PT本体与二次端子排断开，在PT本体上加额定电压（7kV），在二次插件上测量ABC三相的1a-1n、2a-2n线圈的电压均为60V左右，三相电压平衡，排除PT本体的问题。

在全场送电过程中，操作至110kV母线时，经过检查发现110kV母线相电压和线电压均平衡。

利用全场停电预试期间对两台主变做直阻、变比、耐压试验均合格，排除了主变出现问题的可能。

对主变低压侧至低压侧开关的母排进行交流耐压试验，未发现明显爬电现象;对主变低压侧避雷器进行绝缘电阻、直流1mA电压U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流试验，未发现异常。

对12kV开关室内母排进行交流耐压试验，发现母排存在明显放电声音，初步怀疑母排支撑绝缘瓷瓶存在问题。

3.处理过程

3.1 5-9PT一次消谐装置问题

由于5-9PT采用一次消谐，一次侧中性点一次消谐装置短接并直接接地，有可能造成中性点漂移引起的母线电压不平衡。根据实际情况，将5-9PT一次消谐装置拆除，改为二次消谐。

3.2 12kV小车开关室母排问题

对12kV#5母线进行耐压试验，横跨母线的A相横向支撑绝缘子在加压到16kV时开始有放电现象，B相和C相在加压到24kV时开始放电现象，拆除A相横向支撑绝缘子后，在母线上重新加压到额定电压（7kV）测量二次电压为A相电压32V左右，B相和C相电压26V左右（额定电压应该在60V左右），此时电压不平衡换相，判断故障点在横向支撑绝缘子处。继续将B相和C相横向支撑绝缘子拆除后加压测量电压值仍然为A相电压最高，B相和C相电压较低，怀疑为#5母线横跨母线及绝缘子灰尘较多导致母线对地绝缘不一致以致母线电压有偏差。清理母排灰尘、更换绝缘子后重新加压测量PT二次电压A相59.3V，B相电压59.8V和C相电压59.4V三相电压平衡。

对#4母线4-9PT进行变比试验变比正常，对#4母线加压测试时加到16kV时4-9PT柜中的绝缘子开始放电有放电现象，此绝缘子未与母线连接，与母线有一定的间距未起到支撑作用。将三个绝缘子拆除后加耐压正常，将#4母线加到额定电压（7kV）后测量母线二次电压A相电压30V左右、B相电压30V和C相电压30V三相测量值电压平衡，但是测量值与额定值有较大的偏差，通过查找二次接线发现PT二次侧接地线松动，紧固接地线后测量电压A相电压59.2V，B相电压59.3V和C相电压59.5V三相电压平衡。

排除以上问题后，12kV电压恢复正常，查看12kV母差保护装置，TV断线报警消除，装置恢复运行。

4.结论

本文对12kV母线电压不平衡问题进行了详解分析研究，针对可能出现的问题进行了分析，并根据分析进行现场检查处理，最终解决问题，对现场运行人员判断、处理问题具有很强的实际指导意义。

5.参考文献

[1]唐崇年. 电力互感器故障综合测试诊断技术的研究和应用[D].华北电力大学，2012.

[2]钟建业.10kV线路避雷器故障研究及处理办法[J].电子测试，2021（05）：111-112.

作者简介：李占龙（1990.5-），男，助理工程师，主要研究方向：风电检修管理、运维管理、故障处理等。