小水电站因中性线误接引起的故障分析（鲁建范）

发布时间：2022-02-22 15:15:30 浏览数：次

摘　要: 从某小水电站一起因中性线误接引起的故障现象入手，通过计算分析查找出引起故障的原因，同时也借此例介绍了用叠加原理分析计算双电源回路的方法。

关键词: 中性点位移；三相不对称电路；双电源回路；叠加原理

一、电站概况及故障现象

浙江省余姚市新投产的茶培电站，装机1×200kW，发电机出线电压400V，以三相三线制和大网并列，机组用手动准同期法并网，在控制屏上用3个“品”字形排列的小灯泡作同期指示（3同期灯接成暗灯法）。站内用电电源取自升压变低压侧（另行计量），起初机组可正常并网运行。几天后，电站运行人员为节省电费自行安装了一把双投刀闸（见图1略，系错误接线），以使站用电源能在网电和机电之间切换。此后某天开机运行，当将机端电压调整到400V（与大网电压相同），频率接近50Hz时，闭合同期开关，发现接A相的同期灯亮度不变且较暗，B、C两相同期灯明暗交替变化、有点象旋灯法，但3相同期灯都没有完全熄灭的间隙，机组无法并网。

二、故障原因查找

查同期回路的熔丝、接线均正确完好，测三相同期灯间及各同期灯两端电压，情况如下：

据此，初步判断机电或网电中可能发生了中性点位移，故首先切除站用负荷（将双头刀闸置于空位）重试，果然情况恢复正常，进一步检查站用电接线，发现双投刀闸机电侧的中性线桩不是接在机电中性线上而是与网电侧的中性线桩连接后一同接在网电的中性线上(如图1略)，且故障时双投刀闸投在机电侧，再查站用负荷，有1盏500W的碘钨灯正处于开启状态，但故障时未见灯管发光。

三、计算分析

对这一故障现象，可作如下分析计算：

因是三相双电源回路，故可用叠加原理进行计算，图3(略)和图4(略)分别为机电单独作用及网电单独作用时的等效电路图，显然：

1.机电单独作用时的等效电路（图3略）为一个三相不对称电路，故有：

各电压间的向量关系如图5(略)。

2.网电单独作用时的等效电路（图4略）为一个三相对称电路，故有：

由于并网前，机电与网电间的相位差在不断变化，故：

由以上计算可见，A相同期灯两端电压(UAA’)在229.6V与232.4V之间波动，这一结果与故障时的A相同期灯特征（亮度不变且较暗）及实测电压情况（电压230V,且指针颤动）完全吻合，B、C两相同期灯两端电压在167.9V与629.9V之间大幅波动，导致两灯的明暗变化，另外，从图5、图6(略)中还能看出，

值或最小值的时间是不一致的，这便是B、C两相同期灯明暗交替变化的原因，3同期灯两端的电压最小值分别为229.6V、167.9V、167.9V，因此3灯均没有熄灭间隙。

上面已求得加在碘钨灯两端的电压（UAN’）为1.4V，因此，在以上计算中，灯丝电阻按冷态值取用是正确的，同时也揭示了故障情况下，虽然碘钨灯开关闭合，但不见灯管发光的原因。

四、故障借鉴

类似故障在正确接线并用三相四线制与大电网并网的电站中也会发生，如图7所示，a、b两种情况中，在打“×”处的中性线断开后都会出现同样的故障现象，此例可供同行在分析类似故障时参考。

参考文献：

[1]邱关源.电路.高等教育出版社，1982.

作者简介：鲁建范（1969-），男，工程师。

来源：《中国水能及电气化》2008年第4期

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