阴雨天气对不接地系统电容器单相分闸不到位引起的中性点电位偏移现象分析

周谢王刚黄子恒

摘要：10kV中性点不接地系统电压不平衡现象经常发生，常见原因为发生单相接地、互感器保险熔断、电容器故障等，极少考虑因阴雨天气绝缘问题引发的中性点电位偏移问题，但考虑设备安装运行环境等影响，在阴雨天气由于瓷瓶闪络等因素引起设备对地绝缘降低，从而引发电网运行事故等。本文针对阴雨天气绝缘降低这一随机性问题，搭建阴雨天气不接地系统电容器单相分闸不到位引起的中性点电位偏移物理模型，分析中性点电位偏移轨迹，量化分析其对电网设备的影响，并用现场实际数据验证了该模型的可靠性，为电力系统故障分析提供新思路。

关键词：湿度，电容器，不接地系统，中性点电位偏移

1、引言

电力配电网10kV系统，绝大部分为小电流接地系统，即中性点不接地系统或者中性点经消弧线圈接地系统[1]，对于不接地系统，负载不平衡会发生中性点电位偏移现象，中性点电位升高，用电设备外壳带电，造成电气设备烧损或造成人身事故[2]。对于并联电容器组作为变电站的主要无功补偿装置，从其接入系统方式（见图1）可以看出：正常情况下发生单相开关粘合，因其不构成回路，不会引起中性点电位偏移，导致母线不平衡问题。但由于电容器安装与运行环境气压、湿度等对绝缘子沿面闪络的影响[3]，在极端阴雨天气下，电容器装置部位与地绝缘强度会受不同程度的影响，本文通过搭建阴雨天气的物理模型，分析其变化机制，并结合电容器开关断开操作过程中发生分闸不到位这一特殊情况，分析其对电力系统母线电压的影响，为电网运行人员提供特殊情况下的检修维护策略，从而达到事故预防的目的。

2、阴雨天气对不接地系统电容器单相分闸不到位引起的中性点电位偏移模型搭建

结合变电站电容器现场安装情况，假设电容器尾端与大地间阻抗为R。正常运行时，在绝缘瓷瓶的支撑与绝缘隔离状态下，R接近无穷大。但在阴雨天气，空气湿度大，电容安装瓷瓶表面积水及污垢引发闪络等问题，可能导致电容器尾端绝缘阻抗R降低，在发生电容器开关单相粘合的状态下，引起电网三相负载不平衡，导致电网中性点电位偏移，母线电压不平衡。本文模型搭建忽略母线对地电容的影响，以A相开关粘合为例，构建系统简化等效电路图（见图2）：

图中：LA、LB、LC分别为母线电压测量电压互感器A、B、C三相励磁电抗；UA、UB、UC为母线三相对地电压；U0为中性点偏移电压。C为电容器A相电容值，R为A相电容器尾端绝缘电阻。

由图2可得：

3、实际案例计算

4、结论

本文搭建了阴雨天气下不接地系统电容器单相分闸不到位引起的中性点电位偏移模型，量化分析了随机外部因素对电网设备的影响，得出了潮湿等天气因素对不接地系统中性点电位偏移运动规律，且通过现场实际数据检验模型搭建的合理性，并与电容器开关转热备用后两小时出现母线电压不平衡现场相吻合，为日后日常工作中中性点电位偏移故障原因查找提供了新的思路。同时，基于阴雨天气对电容器尾端对地绝缘电阻的影响，提出阴雨天气电容器退出后应转为冷备用的运维策略，避免因开关粘合导致不接地系统中性点电位偏移，系统母线电压不平衡而扩大故障停电范围。另外，电力设备的运行状态分析均应考虑运行环境的影响，这对电力系统故障查找、缺陷分析等具有重要意义。

参考文献

[1]曹亚旭等，中性点不接地系统电压不平衡分析及处理，第十届中国科协年会论文集，2018.09

[2]陈化钢，电力设备异常运行及事故处理手册，中国水利水电出版社，2015

[3]孟晓波等，气压与湿度对绝缘介质表面流注发展特性影响的试验研究，中国电机工程学报.2014.12

[4]宋守龙等，一起电容式电压互感器二次电压不平衡故障的分析，电力电容器与无功补偿，2018.2

[5]张广东等，一起CVT故障的处理及分析，电力电容器与无功补偿，2015.1

[6]齐佳鑫等，一起500kV电容式电压互感器异常现象分析及其防范措施，广东电力，2015.8

[7]郭苏锋，电力电容器组不平衡电压保护动作原因分析及故障诊断，电气开关，2018.02