关于空载母线虚幻接地现象的探究

虚幻接地：表现形式与系统单相接地故障相似，均表现为系统中性点发生位移电压，两相电压升高，一相电压降低，接地保护发出接地故障信号。发生虚幻接地时，电网元件的绝缘性并无问题，它是电力系统电感和电容参数达到一定条件下，各相出现不对称过电压的一种虚幻接地现象。空载母线运行情况下，等效的电路图如图1所示：

因此可知，空载母线电压不平衡而造成的虚幻接地现象是由于中性点的漂移，产生位移电压而形成的，而电压不平衡的产生源自三相电容的不平衡，由于在多圈变压器不同接线方式、长母线的铠式开关柜等不断普及应用，三相的不平衡电容常常存在。

对于空载系统中常出现的三相电容不平衡的情况，不平衡问题主要出现在主变内部，由于空载运行时系统的参数以母线对地电容、电压互感器三相电感、主变三相电容为主，而在站内母线长度很短、电压互感器三相电感经出厂测量相等的情况下，主变内部的分布电容则成为不平衡的主要产因。在主变内部的电容主要包括原边绕组与副边绕组电容、原副边绕组对地电容、相与相绕组之间电容三种主要形式[2]，对于常见的主变YNyn10-yn10接线方式，原副边绕组对地电容、相与相绕组之间电容三相基本相同，产生不平衡的电容主要存在于原边绕组和副边绕组间的电容，以以上所提的接线方式为例进行分析：

由图2的向量示意图可知：副边绕组a、b两相相对于c相对称，因此主变内部A、B两相电容参数基本相同，C相副边到原边各绕组的距离比A、B相小，由电容的推算公式可知电容值与距离呈反比关系，因此C相电容将比A、B相大，于是在空载情况下中性点将产生不同程度的漂移，在主变此种接线的情况下，中性点沿C相漂移，于是造成C相电压的偏低，产生虚幻接地的现象。虚幻接地情况下一次电压与其余情况的不同如表一所示：

表一：10kV线路几种特殊状态下一次电压实例汇总表

项目A(kV)B(kV)C(kV)

正常情况5.785.785.78

发生金属性接地情况(理想)01010

虚幻接地情况7.16.43.6

正常运行情况下，10kV母线三相电压平衡，均为5.78kV左右;发生理想情况下的金属接地时，接地相电压下降至0kV，其余两相电压上升为线电压10kV;对实际情况下的单相接地情况，外在表征为一相降低，另外两相电压同时等幅提高;在系统发生虚幻接地时，由于系统内部电容分布不平衡，会产生中性点未沿相电压方向偏移，从而形成三相电压不同程度的增减，并未出现两相电压相同的情况。但是对于主变YNyn10-yn10型接线，电容分布为A、B两相相同，因此会出现虚幻接地时两相电压指示基本相同的特殊情况。

虚幻接地现象在实际运行中，对设备并不存在威胁，但是对于远动信息监控的变电站，如果母线真正出现接地现象时将无法进行时时的监控，因此面对此种情况应进行必要的处理。在常见的处理方式中，运行人员可以按照调度的运行方式要求，在完成母线充电工作之后，将高压侧进线开关，主变压器低压侧开关全部由运行转热备用，将空载的主变压器、母线转热备用。待该母线上线路带上负荷后，感性负荷会增加线路导线的电感值，在主变压器等元件接入后使得回路的参数发生很大变换，三相电容值以线路的参数为主而解决三相电容不平衡的弊端，虚幻接地现象自行消失。

除去运行方式上等待线路带上负荷之外，还可以对回路进行必要的改变，从而消除母线的虚幻接地现象：

一、母线投运前参数的检测。在对母线进行充电前可对母线的三相电容进行检测，适时避免三相电容不平衡情况的发生。对于存在的三相电容不平衡的现象，可以采用母线三相交错接线和线路合理换位的方式减小母线三相电容的不平衡度;

二、在母线三相安装电容补偿装置，此类方法可以切实地解决母线三相电压不平衡的问题，对于多个电容进行分相补偿的情况可以需要进行分散的安装，从而增加了系统运行的灵活性和合理性，并且更好地解决了母线三相电容不平衡而造成的中性点电压漂移问题。在经济条件允许的情况下，可以在中性点安装消弧线圈(如图3)，并按照运行方式设定出正确的整定值，保证该运行模式下避免三相不平衡所造成的中性点电压偏移状态的发生。

由公式七可得：在接入中性点的消弧线圈之后，中性点的位移电压值与消弧线圈的消谐度和阻尼率有很大的关系，因此在运用消弧线圈来消除虚幻接地现象的过程中，应根据系统的参数设置情况，设置适当的脱谐度，使得中性点位移电压值小于保护的动作整定值，从而避免虚幻接地情况的发生。

电力系统运行过程中的虚幻接地现象与单相接地故障不同，对于设备的绝缘和系统的稳定运行并不存在很强的破坏性，但在运行中分析原因，采取必要的措施进行改进可以根除系统或设备的安全隐患，对稳定运行具有重要的意义。

参考文献：

[1]. 孙方汉等：过电压保护及现场事故处理 中国水利水电出版社;

[2].伍刚：基于导体系统电容对变压器电容的研究;

[3].刘锡蓝：35kV系统虚幻接地的判断和防止。

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