电力系统单相缺相故障分析

电力系统单相缺相故障分析

谷剑峰何寅

（国网浙江安吉县供电有限公司313300）

摘要：确保电力系统运行安全始终是确保电能运输安全、合理的基础保障。然而，电力系统在实际运行过程中，较容易受到自身因素或者人为操作因素的影响，而出现不同程度的隐患问题，如电力系统单相缺相故障等，亟待相关人员结合具体情况进行及时解决。针对于此，文章主要以电力系统单相缺相故障为例，分析基于不同运行方式下，电力系统在出现单相缺相故障时，零序网络的变化情况。结合具体变化情况，提出异常处置防范措施，以供参考。

关键词：电力系统；单相缺相故障；短路故障

一般来说，当电力系统出现缺相故障时，往往会伴随零序电压的出现。而一旦出现零序电压往往会对电力系统的正常运行造成一定程度的影响，需要运维人员采取切实可行的预防措施予以解决。结合以往实践经验来看，隔离故障时往往需要重点考虑零序网络与零序电流的变化情况。运维人员要根据零序网络与零序电流的实际情况，采取合理的预防措施。与此同时，针对验收、操作等环节，提出安全、可靠的防范措施，以达到规避防继电保护误动的情况，为电力系统的稳定运行提供坚实保障。

1关于电力系统故障问题的概述

电力系统不对称故障的一种表现类型为短路故障，而短路故障往往被称为横向故障。主要是指网络的某个节点位置出现相与相或者相与零电位点之间存在不正常接通情况，因此造成该节点位置与地形成故障端口。在分析不对称短路故障过程中，我们往往在故障端口处，插入一组不对称电源，以用来代替现实存在的不对称情况。并将不对称电源合理分解成为正序、负序以及零序分量。以此为基础，结合叠加原理，分别进行分析与计算[1]。

电力系统不对称故障另一种类型被称作纵向故障。主要是指网络中的两个相邻节点之间存在不正常断开情况，或者出现明显三项阻抗不平衡情况，主要表现为断路器分合三相不同期、导线单相断线等情况。如此一来，这两个相邻节点之间会形成故障端口。与横向故障分析方法类似，基本上也需要在故障端口间放置一组不对称电源，利用对称分量法特性进行分析与研究，得出具体的故障类型，采取对应的方法进行及时解决。

2电力系统正常运行方式概述

文章主要以德安-湖安接线为主要研究对象。220KV系统为合环运行模式，而110KV为开环运行模式。110KV系统接地点位置都设置在220KV站附近[2]。需要注意的是，110KV站必须确保中性点不接地。正常运行方式可大致分为以下步骤：

（1）除中性点刀闸K1及K5在合位之外，下图1中其它的中性点刀闸必须确保分位状态。

（2）德安母断路器600、500应处于合位状态。

（3）龙夏线带湖安变全站负荷，主要针对母联隔离开关5001与5002而言，必须确保其处于合位状态。与此同时，龙夏B热备用。需要注意的是，湖安侧502断路器必须处于分位状态，必须配置进线备自投使用。

3基于不同运行方式下的电力系统缺相故障分析

假设德安变龙夏线508A相缺相运行，等效复合序网的运行会发生一定变化，具体如图。

注：X1—X4为等效电抗；f1—f2为故障端口；（0）-（2）为分别代表零序、正序、负序；U为故障端口的对称电源；E为系统电源；

图1系统结构图

3.1检修方式下故障分析（508缺相）

倘若德安变508断路器在送电过程中，A相位置未合到位，且操作人员并未及时发现，很容易造成A相缺相运行。如果此时继续对湖安110KVII母与2号实行主变送电模式，很容易出现508缺相问题，并造成以下影响：

首先，处于零序网络状态时，湖安变受到缺相问题的影响，5001与5002会出现分位情况。且零序电流在回路I中无法形成有效的通路，多会在回路II位置处形成有效的通路。倘若此时合上2号主变520断路器，势必会在回路II中形成零序电流通路模式。在连续不断地运行条件下，德安变1号极大可能会出现主变零序电流保护误动情况，不利于电力系统的平稳运行。

其次，如果处于德安变508断路器A相未合到位情况时，湖安侧存在带上负荷情况，极有可能造成A相动静触头间放电问题。尤为注意的是，如果线路出现相间短路且存在叠加故障的时候，稍有不慎，很容易造成断路器爆炸事故，不但会对人身安全造成不利影响，同时也会对电网运行安全带来危害影响，造成无法估量的经济损失。

最后，受到德安1号主变110KV中性点接地的相关影响，德安110KV涉及到的I、II母电压基本上不会受到任何影响，多处于平衡状态。因此，对于此时的德安2号主变中性点而言，几乎不存在电位变化。

3.2正常运行方式下故障分析（508缺相）

保持正常运行状态不变，倘若线路出现断线等故障问题，很有可能造成龙夏线508A相处于缺相运行状态。

首先，基于零序网络状态下，湖安变502处于分位情况。此时，负载侧主变中性点未处于接地状态。因此，零序电流在回路中无法形成有效的通路（针对回路I、II而言）。可以说，此时龙夏线不存在零序电流通过。

其次，德安1号主变110KV始终保持中性点接地状态。此时，德安110KV涉及到的I、II母电压始终无明显变化。因此可以判定，德安主变2号主变中性点对地过程中，几乎不存在电位差。

3.3母联600处缺相故障分析

母联600处单相缺相时，通入的零序电流会在回路中形成有效通路模式。主要是指德安1号主变高压侧中性点存在电流通过情况。但是由于2号主变中性点未进行直接接地处理，因此并未电流通过。需要注意的是，即便是不存在电流通过，也会产生对地电位现象。此外，德安1号主变中压侧中性点即便是处于接地状态，但负载侧中性点尚未与德安2号主变中压侧中性点进行合理处理，如接地处理等，使得110KV系统内并未明显的零序电流通过，无法形成通路。

4电力系统单相缺相故障的处理措施

验收环节：对于三相联动断路器的连杆、拐臂等问题，必须加以重视。做好日常的检查工作与维护工作，对于运行过程中存在的断裂隐患问题，必须予以及时处理、统一整改。与此同时，加强对验收环节的处理，规避隐患问题的出现，提升电力系统运行性能。

倒闸操作环节：合断路器之后，运维人员要根据机械指示或者电气指示等进行合理倒闸操作。在此基础上，应该及时检查线路电压互感器二次值等，及时发现运行隐患问题，并予以及时解决。需要注意的是，运维人员需按照规定要求，并立足于电力系统运行实际，进行合理操作，最大限度地确保电力系统运行安全。

异常处置环节：一般来说，电力系统在出现缺相故障问题后，往往会产生大量的零序电压。在实际隔离故障的过程中，运维人员应该重点明确零序网络与零序电流之间的变化情况。根据调令操作要求，防止出现保护误动现象。对于一次断线、断路器缺相等系统异常运行情况，必须事先做好预防措施，确保电力系统运行安全。

结论

总而言之，如果电力系统在日常运行过程中，存在缺相故障问题的时候，运维人员与检修人员必须加以重视。针对经常出现的缺相故障问题，相关人员最好从验收、操作以及异常处置等环节进行全面控制，最大限度地规避隐患问题的出现。值得注意的是，对于异常处置问题，相关人员必须优先考虑灵虚网络与零序电流的变化情况，根据调令进行规范操作，严格禁止保护误动情况的出现。相信通过全体技术人员的不懈努力，电力系统单相缺相故障势必会得到规避，获得安全、平稳的运行状态。

参考文献：

[1]陈雅芳，王星华，聂一雄.低压配电网缺相与断零故障判据研究[J].陕西电力，2015，43（11）：85-89.

[2]李标，王少博，芦纪良，马超.110kV变电站电源线单相断线故障分析及判断[J].河北电力技术，2015，34（06）：59-62.