间歇电弧接地过电压形成过程及其防护

间歇电弧接地过电压形成过程及其防护

在10KV中性点不接地系统中，当发生一相对地短路故障时，常出现电弧，由于系统中存在电容和电感，此时可能引起线路某一部分的振荡，当电流振荡零点或工频零点时，电弧可能暂时熄灭，之后事故相电压升高后，电弧则可能重燃，这种现象为间歇性电弧接地。

单相电间歇弧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10KV电力系统普遍采用中性点不接地方式。

防范措施：解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题。

（1）改变10KV系统中性点的接地方式:片区电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式。

中性点采用消弧线圈接地，应该不失为行之有效的措施之一。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35KV变电站变压器的中性点，这样片区10KV系同一旦发生单相接地时，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。同时即使是运行方式发生变化，使消弧线圈的补偿度或脱谐度发生变化，而产生弧光接地，燃弧后电容的充放电电流要经过消弧线圈流回，而不会在故障点形成多次弧光重燃，这样就有效地避免了接地点的间歇性燃弧，达到限制弧光过电压的目的。

（2）选择合适的过电压保护装置和加装消弧柜：片区10KV系统面临的过电压不仅仅是单相弧光接地过电压，对于雷电过电压、操纵过电压、谐振过电压等等仍然是存在的。因此公道的选择和设置过电压保护装置，对于现有的片区电力网来说显得异常重要。采用避雷器作为过电压吸收装置，还是目前电力系统的潮流和主要措施。目前大多热电厂都加装消弧柜，将单相弧光接地变为直接接地。

（3）加强尽缘薄弱环节的绝缘热电厂一次设备的绝缘相对较为薄弱，主要是由于粉尘污染造成部分绝缘子污闪以及高湿度的环境空气降低了有效绝缘水平。对于轻易造成污闪的电气设备，进行定期清扫除尘。通过这些措施，有效地进步了绝缘薄弱环节的绝缘水平。

（4）加强运行维护治理加强电气设备的治理，是保障其安全正常工作的重要环节。

（5）加强补偿电容器的维护治理：片区电网10#站和70#站设置有功率因素补偿电容器，这对于单相弧光接地来说，无疑是加大了系统的相间电容，因此在发弧后的振荡过程中还会有一个电荷的重新分配过程，其结果是抬高了非故障相的起始电压，从而使得过电压幅值降低，限制了过电压倍数，这对于片区的过电压防治是有益无弊。但是在相当一段时间两站的电容器缺乏维护，大量熔断器熔断。后经过同一维护后，片区过电压得到一定程度的限制。

10KV电力网络发生间歇电弧单相接地时的接地电流危险区域改变片区10KV 电力系统中性点的接地方式已十分必要。采用消弧线圈接地以及合适选择避雷器、加强运行维护治理对于保障片区电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用。

讨论

电网中性点经消弧线圈接地方式有如下优点：①降低了电网绝缘闪络（如雷击闪络）接地故障电流的建弧率，从而降低了线路跳闸率；②金属性接地故障可带单相接地运行，有利于电网的不间断供电，提高了供电可靠性；③降低了接地工频电流（即常称的残流）和地电位升高，减小了跨步电位差和接地电位差，减小了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰等。

应因地制宜地选择电网的中性点接地方式

世界各国电力系统的中性点接地方式都不尽相同，一个城市的同级电压中都有多种中性点接地方式。例如上海35 kV和10 kV电网的中性点接地方式就有经消弧线圈接地和经电阻器接地两种方式，北京的10 kV电网也是中性点经消弧线圈接地和电阻器接地并存，主要是根据自己的经验和传统，权衡利弊，因地制宜地选用。

在电网发展的不同阶段不同中性点接地方式的“利弊”是不同的，在电网发展初期，电容电流较小，电网结构薄弱，一般以中性点不接地方式运行为宜。

中性点不接地系统的缺点（弊病）是发生单相接地时的故障电流随着线路长度的增加和电力系统标称电压的提高而增大，这使高压长线路的电弧接地故障难以自动消除，有时甚至发展为两相短路故障。为解决这个问题，1910-1920年间，选择了两种解决方法：一是中性点经消弧线圈接地，以降低建弧率，减少跳闸；二是中性点直接接地或经电阻器接地，以快速将故障切除。这两种方法各具优缺点，对各国电力系统的中性点接地方式选择有着深远影响。

结论：各种中性点接地方式都有优点和缺点，选用应从实际出发，权衡利弊

参考资料：

对消弧线圈“消除弧光接地过电压”的异议

——许颖中国电力科学研究院