单相弧光接地过电压的分析和防范

单相弧光接地过电压的分析和防范

邱晓博

西电宝鸡电气有限公司721103

摘要：随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。

关键词：单相弧光接地、过电压、中心点、消弧线圈

1.单相弧光接地过电压的形成机理

对于电网中性点不接地系统，发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：UMAX=1.5Um+(1.5Um-0.7Um)=2.3Um单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误和产品质量欠佳，再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。

2单相弧光接地产生的原因

从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的电力网中，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大，供电系统亦属于这种情况。根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～35KV电力系统，当单相接地电流小于30A时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～35KV电网的接地电流小于5A时，其中性点可采用不接地运行方式。

3.单相接地电流的分类

在中性点不接地系统中发生单相接地时，单相接地电流IC等于正常时相对地电容电流ICi的3倍，即IC=3∑ICi。单相接地电流主要有如下3种：①单相接地时架空线的电容电流IC1：②单相接地时电力电缆电容电流IC2：③单相接地时发电机电容电流IC3

4.防范措施

针对电力系统发生单相接地后的现状，要解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题，应从以下几方面着手，以提电力系统在出现单相接地时的稳定性和安全性。

4.1改变系统中性点的接地方式

电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式，这种方式有诸多优越性，根据《电气事故处理规程》的规定，在出现单相金属性接地时，可以运行1～2h，在出现单相弧光接地时可以运行15min，这对于电力用户来说其可靠性相对较好。但是实际上一旦产生弧光接地，过电压以及大的接地电流对电气设备的损坏是迅速的，根本就没有15min的时间留给值班人员进行分析、判断和处理。中性点采用消弧线圈接地，是有效的措施之一。

4.2消弧线圈防治措施

消弧线圈是一个铁芯可调节的电感线圈，将它装设于热电厂发电机或即将新建的变电站变压器的中性点，这样系统一旦发生单相接地（不针对弧光接地高频分量）时，可形成一个与接地电流大小近似相等、方向相反的电感电流与容性接地电流相补偿，从而达到限制接地电流，避免在接地点形成弧光。

4.3消弧、消谐及过电压保护装置

消弧消谐选线及过电压保护装置,主要应用于6～35kV中性点非有效接地电网，不仅能对该类电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）加以限制，而且能够准确选出系统的接地线路,有效地提高了该类电网的运行安全性及供电可靠性。

4.4二次消谐装置

采用微机二次消谐技术,当系统发生谐振时，微机消谐装置在PT的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐电阻,利用消谐电阻破坏系统的谐振参数,消耗谐振功率,从而消除系统的谐振

综上所述，目前中性点不接地的运行方式已不能满足安全、可靠运行的需要。同时发生单相弧光接地过电压所产生的过电压对电网的所带来的危害已日益加剧。因此加强电力系统中性点不接地系统方式的保护已十分必要。采用避雷器，消弧、消谐及过电压保护装置等保护装置来加强电力系统的安全运行，加强运行维护管理对于保障电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用故障。

参考文献

[1]李佳斯王国维，浅析10KV配网小电阻接地过电压产生原因及其防治措施[J]中国水利水电技术应用。2011（8）；187-188

作者简介：邱晓博男34岁在西电宝鸡电气有限公司从事6-35KV高压开关柜二次设计工作多年，对二次电气设计、事故原因分析等有深刻见解。