弧光接地過電壓的分析及限制措施

孫昌穩(wěn)，　田　娜

唐山三友氯堿有限責任公司　河北唐山　063305

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弧光接地過電壓的分析及限制措施

孫昌穩(wěn)，田娜

唐山三友氯堿有限責任公司河北唐山063305

摘要：我國3～66kV的電網(wǎng)，采用中性點非直接接地方式，經(jīng)常會發(fā)生弧光接地過電壓的情況。簡述了弧光接地過電壓的產(chǎn)生原因、危害，列舉了現(xiàn)階段我國城鄉(xiāng)及企業(yè)電網(wǎng)主要采取哪些限制弧光接地過電壓的措施。

關(guān)鍵詞：過電壓； 危害； 預(yù)防措施； 消弧線圈； 消弧柜

Abstract：Owing to that the neutral point adopts a non-direct grounding in our 3~66 kV grids, overvoltage due to arc grounding occurs frequently. This paper outlines the causes and harms of arc grounding overvoltage and lists what measures are taken mainly by urban/rural power grids and the power grids of the enterprises at this stage to restrict the arc grounding overvoltage.

Key Words：Overvoltage; Harm; Preventive Measures; Arc Suppression Coil;

Arc Suppression Cabinet

1弧光接地過電壓的概念

中性點非直接接地的電力系統(tǒng)在發(fā)生單相間歇性弧光接地故障時，產(chǎn)生了間歇性電弧的多次熄滅和重燃的現(xiàn)象，在故障相、非故障相上引起振蕩過電壓，非故障相達到3.15～3.5倍相電壓的幅值，這就是弧光接地過電壓，又稱間歇性弧光接地過電壓。

2弧光接地過電壓的產(chǎn)生原因分析

真空斷路器的推廣使用，造成電網(wǎng)內(nèi)部過電壓的頻繁發(fā)生。由于真空短路器強大的滅弧能力，在電弧過零點之前被強行截止，因電感中的電能不能突變，因此與雜散電容形成了強烈的充放電振蕩過程，從而使真空斷路器的開關(guān)引起相間的過電壓，一般該電壓為額定相電壓的3～4倍。我國避雷器都是按照舊的規(guī)程，承受內(nèi)部過電壓來設(shè)計的，放電電壓一般在相電壓的4倍以上，且以雷電過電壓作為防護重點，所以不能對內(nèi)部過電壓起到任何限制作用。隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，以電纜線路為主的電網(wǎng)正逐漸取代以架空線路為主的電網(wǎng)，由于固體絕緣的積累效應(yīng)，在系統(tǒng)3倍以上內(nèi)部過電壓的影響下，閃絡(luò)放電會造成絕緣體的積累性損傷，進而形成絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。在薄弱環(huán)節(jié)上閃絡(luò)放電愈演愈烈，逐步演變?yōu)閱蜗嗷」饨拥亍８鶕?jù)1997年原電力部頒發(fā)的DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》標準規(guī)定： 10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，當單相接地電容電流超過10A或3～10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)以及接地電容電流超過30A時，電弧電流超過規(guī)定允許的接地電容電流值，接地電弧將不能自行熄滅，但在每個周波內(nèi)過零點時熄滅，而在波峰時重燃，表現(xiàn)為周而復(fù)始的熄滅和重燃的狀態(tài)，系統(tǒng)一直處于暫態(tài)振蕩過程，不能演變?yōu)榉€(wěn)定的金屬性接地故障，在非故障相將產(chǎn)生3.15～3.5倍額定相電壓的過電壓。

3弧光接地過電壓對電網(wǎng)的危害

3.1　弧光接地過電壓造成固體絕緣的積累性損傷

對于以電纜為主的電網(wǎng)，在高幅值弧光接地過電壓的持續(xù)作用下，加劇了電纜等固體絕緣的積累性損傷，形成多個部位的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，容易在非故障相的薄弱環(huán)節(jié)造成對地擊穿，進而發(fā)展為相間短路事故，形成大面積停電的嚴重事故。

3.2　孤光接地過電壓容易導(dǎo)致PT保險的熔斷

電壓互感器飽和點一般為1.6～1.8倍的額定電壓，在過電壓的作用下，電壓互感器嚴重飽和，使激磁電流大大增加，同時極易形成鐵磁諧振，造成電壓互感器的燒毀或者PT保險的熔斷。

3.3　弧光接地過電壓會導(dǎo)致避雷器的爆炸事故

由于弧光接地時，過電壓的能量是由系統(tǒng)電源提供，所以能量很大。當此能量指標超過避雷器所能承受的400A、2ms的能量指標后，就會造成避雷器的爆炸事故。

4限制弧光接地過電壓的措施

4.1　消弧線圈對抑制弧光接地過電壓的作用

4.2　中性點經(jīng)小電阻接地抑制弧光接地過電壓

從20世紀90年代起，人們就意識到消弧線圈不能可靠解決電纜電網(wǎng)的弧光接地事故，國內(nèi)部分地區(qū)采用了小電阻接地方式來進行嘗試。雖然這種方式緩解了過電壓的危害，但對于用電企業(yè)來說，頻繁地造成被迫停電，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。

4.3　應(yīng)用消弧柜抑制弧光接地過電壓

4.3.1消弧柜的作用

當發(fā)生單相弧光接地時，將故障相進行人為金屬接地，此時工頻和高頻電弧都將立即熄滅，接地故障不會再繼續(xù)發(fā)展，健全相被穩(wěn)定在線電壓?？梢詽M足運行2h的要求，為用戶倒閘操作贏得時間，這就是消弧柜的作用。

4.3.2消弧柜的優(yōu)點

① 將弧光接地過電壓限制在電網(wǎng)安全運行的范圍之內(nèi),同時轉(zhuǎn)移故障點，彌補了消弧線圈限制弧光接地過電壓的不足，提高了電網(wǎng)的供電可靠性；② 限制過電壓的機理與電網(wǎng)對地電容電流的大小無關(guān)，保護性能不隨電網(wǎng)運行方式的改變而變化；③ 裝置結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，體積小，安裝、檢修方便，適用于各種電力系統(tǒng)的運行；④ 裝置具有較高的性價比，可取代消弧線圈、接地變壓器及其控制屏，對于新建工程還可省掉PT柜。

4.3.3消弧柜的缺點

① 在同一母線上，配置一臺消弧柜能夠順利完成消弧任務(wù)；② 隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的擴大，當在系統(tǒng)總降變電所及下級開閉所的同一段母線上配置多臺消弧裝置，容易造成裝置之間的“振蕩”消弧，此起彼伏，系統(tǒng)將無法正常運行；③ 國內(nèi)大部分選線裝置正確率較低，一般好的產(chǎn)品只能達到70%的正確率，所以急需電氣工作者對消弧選線裝置進行技術(shù)開發(fā)。

5結(jié)束語

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)越來越復(fù)雜，電纜電網(wǎng)逐步取代了架空電網(wǎng)，當發(fā)生單相弧光接地故障時，接地電容電流遠大于規(guī)格規(guī)定最小殘留值，電弧不能可靠熄滅，造成系統(tǒng)內(nèi)部過電壓，過電壓的幅值經(jīng)常會達到3.15～3.5倍的相電壓，大量事故案例也表明，弧光接地過電壓大多在幾分鐘，甚至幾秒鐘就會發(fā)展為相間短路，給企業(yè)造成大面積停電的事故。因此合理有效地采用抑制弧光接地過電壓的措施，是企業(yè)安全生產(chǎn)的可靠保障。

參考文獻

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中圖分類號：TM86

文獻標識碼：B

文章編號：1674-540X(2015)02-060-02

作者簡介：第一 孫昌穩(wěn)(1972-)，男，?？?，工程師，主要從事工廠供配電工作，E-mail: 18733333137@163.com

收稿日期：2015年4月