弧光接地过电压的分析及限制措施

孙昌稳，　田　娜

唐山三友氯碱有限责任公司　河北唐山　063305



弧光接地过电压的分析及限制措施

孙昌稳，田娜

唐山三友氯碱有限责任公司河北唐山063305

摘要：我国3～66kV的电网，采用中性点非直接接地方式，经常会发生弧光接地过电压的情况。简述了弧光接地过电压的产生原因、危害，列举了现阶段我国城乡及企业电网主要采取哪些限制弧光接地过电压的措施。

关键词：过电压； 危害； 预防措施； 消弧线圈； 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弧光接地过电压的概念

中性点非直接接地的电力系统在发生单相间歇性弧光接地故障时，产生了间歇性电弧的多次熄灭和重燃的现象，在故障相、非故障相上引起振荡过电压，非故障相达到3.15～3.5倍相电压的幅值，这就是弧光接地过电压，又称间歇性弧光接地过电压。

2弧光接地过电压的产生原因分析

真空断路器的推广使用，造成电网内部过电压的频繁发生。由于真空短路器强大的灭弧能力，在电弧过零点之前被强行截止，因电感中的电能不能突变，因此与杂散电容形成了强烈的充放电振荡过程，从而使真空断路器的开关引起相间的过电压，一般该电压为额定相电压的3～4倍。我国避雷器都是按照旧的规程，承受内部过电压来设计的，放电电压一般在相电压的4倍以上，且以雷电过电压作为防护重点，所以不能对内部过电压起到任何限制作用。随着我国电网的发展，以电缆线路为主的电网正逐渐取代以架空线路为主的电网，由于固体绝缘的积累效应，在系统3倍以上内部过电压的影响下，闪络放电会造成绝缘体的积累性损伤，进而形成绝缘的薄弱环节。在薄弱环节上闪络放电愈演愈烈，逐步演变为单相弧光接地。根据1997年原电力部颁发的DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准规定： 10kV钢筋混凝土或金属杆塔架空线路构成的系统和所有35kV、66kV系统，当单相接地电容电流超过10A或3～10kV电缆线路构成的系统以及接地电容电流超过30A时，电弧电流超过规定允许的接地电容电流值，接地电弧将不能自行熄灭，但在每个周波内过零点时熄灭，而在波峰时重燃，表现为周而复始的熄灭和重燃的状态，系统一直处于暂态振荡过程，不能演变为稳定的金属性接地故障，在非故障相将产生3.15～3.5倍额定相电压的过电压。

3弧光接地过电压对电网的危害

3.1　弧光接地过电压造成固体绝缘的积累性损伤

对于以电缆为主的电网，在高幅值弧光接地过电压的持续作用下，加剧了电缆等固体绝缘的积累性损伤，形成多个部位的绝缘薄弱环节，容易在非故障相的薄弱环节造成对地击穿，进而发展为相间短路事故，形成大面积停电的严重事故。

3.2　孤光接地过电压容易导致PT保险的熔断

电压互感器饱和点一般为1.6～1.8倍的额定电压，在过电压的作用下，电压互感器严重饱和，使激磁电流大大增加，同时极易形成铁磁谐振，造成电压互感器的烧毁或者PT保险的熔断。

3.3　弧光接地过电压会导致避雷器的爆炸事故

由于弧光接地时，过电压的能量是由系统电源提供，所以能量很大。当此能量指标超过避雷器所能承受的400A、2ms的能量指标后，就会造成避雷器的爆炸事故。

4限制弧光接地过电压的措施

4.1　消弧线圈对抑制弧光接地过电压的作用

4.2　中性点经小电阻接地抑制弧光接地过电压

从20世纪90年代起，人们就意识到消弧线圈不能可靠解决电缆电网的弧光接地事故，国内部分地区采用了小电阻接地方式来进行尝试。虽然这种方式缓解了过电压的危害，但对于用电企业来说，频繁地造成被迫停电，给企业带来巨大的经济损失。

4.3　应用消弧柜抑制弧光接地过电压

4.3.1消弧柜的作用

当发生单相弧光接地时，将故障相进行人为金属接地，此时工频和高频电弧都将立即熄灭，接地故障不会再继续发展，健全相被稳定在线电压。可以满足运行2h的要求，为用户倒闸操作赢得时间，这就是消弧柜的作用。

4.3.2消弧柜的优点

① 将弧光接地过电压限制在电网安全运行的范围之内,同时转移故障点，弥补了消弧线圈限制弧光接地过电压的不足，提高了电网的供电可靠性；② 限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，保护性能不随电网运行方式的改变而变化；③ 装置结构简单，动作可靠，体积小，安装、检修方便，适用于各种电力系统的运行；④ 装置具有较高的性价比，可取代消弧线圈、接地变压器及其控制屏，对于新建工程还可省掉PT柜。

4.3.3消弧柜的缺点

① 在同一母线上，配置一台消弧柜能够顺利完成消弧任务；② 随着电网系统的扩大，当在系统总降变电所及下级开闭所的同一段母线上配置多台消弧装置，容易造成装置之间的“振荡”消弧，此起彼伏，系统将无法正常运行；③ 国内大部分选线装置正确率较低，一般好的产品只能达到70%的正确率，所以急需电气工作者对消弧选线装置进行技术开发。

5结束语

随着电网规模的不断发展，企业内部电网越来越复杂，电缆电网逐步取代了架空电网，当发生单相弧光接地故障时，接地电容电流远大于规格规定最小残留值，电弧不能可靠熄灭，造成系统内部过电压，过电压的幅值经常会达到3.15～3.5倍的相电压，大量事故案例也表明，弧光接地过电压大多在几分钟，甚至几秒钟就会发展为相间短路，给企业造成大面积停电的事故。因此合理有效地采用抑制弧光接地过电压的措施，是企业安全生产的可靠保障。

参考文献

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[4] 刘艳芬，张嘉星，王庆雄.弧光接地过电压的限制措施[J].包钢科技，2006(4)： 72-74.

中图分类号：TM86

文献标识码：B

文章编号：1674-540X(2015)02-060-02

作者简介：第一 孙昌稳(1972-)，男，专科，工程师，主要从事工厂供配电工作，E-mail: 18733333137@163.com

收稿日期：2015年4月