王凤祥

摘 要：站用400 V交流系统作为变电站低压设备工作电源，是变电站运行的根本;电流从站用变输出后经，由专用站用变交流馈线屏实现全站低压负荷电源分接;交流馈线屏有母排、断路器和接线端子，缺少状态监测。文章分析交流馈线屏馈线支路物理状态量，总结交流系统绝缘故障，分析各状态量与绝缘故障关系，总结交流馈线状态量在交流系统中的应用。

关键词：站用交流系统;交流馈线屏;馈线状态量

1    站用400 V交流馈线屏简介

站用400 V交流系统作为变电站低压设备工作电源，主要负荷有：直流系统用交流电源、交流操作电源、主变压器强迫油循环风冷系统用交流电源、UPS逆变电源用交流电源、主变有载调压装置用交流电源、照明用交流电源以及生活电源等。站用400 V交流系统设计通常是由两台站用变输出，由母联刀闸互投，站用变输出后设计馈线屏，馈线屏分接到各负荷[1-3]。

馈线屏即出线柜，主要功能是为外部设备分配、提供电源。站用交流馈线屏有必要的表计显示、母线、馈出开关、状态指示灯、接线端子等。交流馈线屏由馈线屏和母联屏组成，通常分一段、二段。

2    站用400 V交流馈线状态量

电路中的物理量，如电流（电压、电动势）的大小随时间按一定规律作周期性变化且在一个周期内平均值为零时，称为交流电。工程上应用的交流电，一般是随时间按正弦规律变化的，称为正弦交流电，简称交流电。交流系统通常用字母“ac”或“AC”表示。

如圖1所示，交流系统基本物理量有电压U、电流I、周期T、角频率ω和初相位φ，站用400 V交流系统周期、相位角和初相位一致性高。主要分析站用400 V交流系统的电压U和电流I。

站用400 V交流馈线状态量有输出电压U、馈线支路电流I、故障状态漏电流ΔI，通过这些变化量可有效分析负荷功率、绝缘状态等。

3    交流馈线屏状态量与交流绝缘故障分析

3.1  交流系统绝缘故障

如图2所示，站用交流系统负荷分为三相平衡负荷、三相不平衡负荷和三相负荷3种类型。三相平衡负荷电源接三相火线La，Lb和Lc，外壳接地线，负荷工作时火线有电流，地线无电流;三相不平衡负荷电源接三相火线La，Lb，Lc和零线，外壳接地线，负荷工作时火线和零线有电流，地线无电流;单相负荷电源接火线（La或Lb或Lc）和零线，外壳接地线，负荷工作时火线和零线有电流，地线无电流;所以站用交流系统线路火线和零线有电流，地线无电流。

站用400 V交流系统绝缘故障主要有以下几种：       （1）相—相绝缘故障。火线与火线之间出现绝缘故障。电阻与负荷属于并联关系，打破原负荷的平衡度，导致的结果是火线电流增加、零线电流增加或减小。（2）相—N绝缘故障。火线与零线之间出现绝缘故障，相当于增加一个单相负载，绝缘相线与零线出现电流增加。（3）相—地绝缘故障。火线与地线之间出现绝缘故障，由于站用变中性线可靠接地，相当于增加一个单相负载，绝缘相线与地线出现电流增加。（4）N—地绝缘故障。N线是站用变中性线引出，同时在变压器端可靠接地，N线绝缘故障点与可靠接地点属于并联关系，属于多点接地。站用400 V交流系统属电源系统，不用作为保护计量，允许多点接地。

3.2  站用400 V交流系统绝缘故障发生原因

站用400 V交流系统绝缘故障发生的原因可能由电缆发生绝缘故障或者电气设备发生绝缘故障导致。

电缆发生绝缘故障原因有以下3点：（1）电缆绝缘长期在电和热的作用下运行，其物理性能会发生变化，从而导致其绝缘强度降低或介质损耗增大而终引起绝缘崩溃老化出现故障。（2）电缆绝缘内部气隙产生的电游离会造成局部过热，使绝缘材料碳化，引起绝缘强度下降。电缆过负荷是电缆过热的重要因素。安装于电缆密集区、电缆沟及电缆隧道等通风不良处的电缆、电缆路径与热力管道并行或交叉且无有效隔热措施等都会使电缆过热而加速绝缘层损坏。        （3）电缆的绝缘老化，主要出现在投入运行的后期，一般发生在运行15年及以上电缆线路，导致电缆故障率大幅上升。绝缘老化主要分为树枝状老化、电热老化及绝缘材料老化。电缆绝缘介质内部气隙在电场作用下产生游离使绝缘下降，当绝缘介质电离时，气隙中产生臭氧、硝鼓等化学物质，腐蚀绝缘层，同时绝缘中的水分使绝缘纤维产生分解，造成绝缘强度下降。

电气设备绝缘故障原因有以下几种可能：由击穿引起的绝缘失效和老化引起的绝缘失效。击穿引起的绝缘失效有：气体的击穿、液体电介质的击穿、固体电介质的击穿;老化引起的绝缘失效有：热老化、电气老化、机械老化。

3.3  交流状态量与绝缘故障关系分析

站用400 V交流系统是接地系统，发生相—相绝缘故障、相—N绝缘故障、相—地绝缘故障时，均给站用变增加负荷。电压源增加负荷表象为线路电流增加、电源电压下降;各馈线支路均有断路器作为短路保护、电流过大会发生跳闸保护，站用变功率预留容量大，所以发生绝缘故障导致电源电压长时间突变下降可能性不大;重点分析电流与绝缘故障关系。

三相电动机启动时的瞬时启动电流是电机额定电流的5～7倍，如果电机质量不好，甚至有到10倍的;所以依据线路电流突变判断绝缘故障不够理想。

站用变交流馈线线路由三相四线制、三相三线制、单相双线制，相—相绝缘故障和相—N绝缘故障监测馈线泄漏电流为零，只有相—地绝缘故障线路有漏电流存在。

发生相—相绝缘故障、相—N绝缘故障、相—地绝缘故障时，是给站用变增加负荷;当出现高阻绝缘故障时，增加负荷电流小，不好测量区分，高阻绝缘威胁也极小;当出现低阻绝缘故障时，增加负荷电流大，好测量区分，为和瞬时突变负载区别，突增电流持续时间作为参考判断故障情况即可。

相—地绝缘故障线路有漏电流存在，通过检测线路漏电流情况，判断相—地绝缘故障。

综上所述，依据线路漏电流可以计算相线对地绝缘故障，其他绝缘故障需要通过相电流变化与持续时间双重因素判断，避开设备启动瞬时电流突变干扰。

4    结语

本文解析站用400 V交流系统构成、交流系统主要物理量情况，分析交流系统绝缘故障类型与原因，总结各种绝缘故障与主要物理量关系;为交流绝缘故障监测提供参考方法。

[参考文献]

[1]中国南方电网有限责任公司.Q/CSG变电站站用交流电源系统技术规范[EB/OL].（2020-01-06）[2021-08-15].https：//wenku.baidu.com/view/159ec3ff842458fb770bf78a6529647d272834aa.html.

[2]李林川.電力系统基础[M].北京：科学出版社，2019.

[3]曾令琴，王磊.供配电技术[M].3版.北京：人民邮电出版社，2018.

（编辑 王永超）

Research on feeder state quantity of station 400 V AC system

Wang Fengxiang

（Longtan Hydropower Development Co.， Ltd.， Hechi 547300， China）

Abstract：As the working power supply of low-voltage equipment in substation， 400 V AC system in substation is the basis of substation operation. After the output of substation transformer， there is a dedicated substation transformer AC feeder panel to realize the low-voltage load power distribution of the whole station. There are bus bars， circuit breakers and terminals in the AC feeder panel， which is lack of condition monitoring. This paper analyzes the physical state quantity of feeder branch of AC feeder panel， summarizes the insulation fault of AC system， analyzes the relationship between each state quantity and insulation fault， and summarizes the application of AC feeder state quantity in AC system.

Key words：station AC system; AC feeder panel; feeder state quantity