电弧接地过电压的危害与防治措施

!
电弧接地过电压的防治措施
电弧接地过电压虽是电网运行中的老问题 ! 但
是它的危害仍然应当引起我们的高度警惕 ! 采取一 系列有效的运行和技术管理方面的措施 ! 加以防 治%
!"#
运行操作措施 & 9$ 将母线分段运行 ! 减小接地点电容电流 %
中性点不接地母线发生单相接地后 ! 调度运行部门 应快速将接地母线分隔成两段或几段运行 ! 分别由 不同变压器供电 + 或将部分运行线路通过联络线路 改由其它变电所供电 !减少接地母线运行线路的总 长度 ! 使接地点电容电流较小 ! 产生的电弧能够自 动熄灭 ! 避免产生电弧接地过电压 % & %$ 减少带接地运行时间 % 发生单相接地后 ! 无法分段运行的母线 & 如单母线又无联络线路 $ !
的故障形式 & 我国 "#7. %%$7. 电网的中性点运行 方式 "大部分采用中性点不接地或中性点经消弧线 圈接地 & 在这些电网的运行中 "运行规程规定 " 出现 单相接地后 " 允许带接地点运行的时间 " 一般不超 过 "!# 分钟 & 但随着中低压电网的扩大 " 供电母线 出线回路数增多 " 线路长度增加 " 特别是电力电缆 线路的大量使用 " 使单相接地电容电流大幅度增 加 & 当电容电流增大到一定程度 " 单相接地点接地 电弧不能自动熄灭 "就可能出现接地点电弧时燃时 灭的不稳定状态 & 这种电弧重燃与熄灭的间歇过 程 " 导致电网中电感和电容回路的电磁振荡 " 从而 在同一电源供电的电网中产生电弧接地过电压 &
"
电弧接地过电压对电力网的危害
中性点不接地电网的电弧接地过电压 " 一般为
%:$ 倍相电压甚至会出现更高电压 " 因此当电网
中发生单相接地 " 过电压延续时间较长时 " 若不及 时采取有效措施 "就可能影响到该电网中设备的绝
"=
!"#$%%&"$’ 6"#7%%&"89 ()*+%,,-+ .&/01+21.&31
第 %% 卷 第 9 ’期
%4,- 年 5 月 %,,-
冲击 ! 造成主变线圈变形烧毁 " # 5$ %,,: 年 5 月 9% 日 ! 某变电所 5-;6 母线
经 过 检 测 母 线 单 相 接 地 时 9,;6 母 线 的 电 容 电 流 超过 5, 安或 5-;6 母线的电容电流超过 9, 安 ! 可 规定减少带接地点的允许运行时间 ! 由原来的 9%, 分钟减少到 D,E) 或 AF)5F 分钟 % 在这段允许的时间 内 !查找 ) 消除或隔离接地故障点 ! 如查找不到接地 故障 ! 则通知用户做好停电准备 ! 对故障线路实施 停电 !保障该母线上非故障线路的安全运行 % & 5$ 对于电网结线可以有多种运行方式的母 线 ! 制定电网运行方式方案时 ! 不安排母线电容电 流较大的方式运行 & 即 5-;6 系统电容电流超 过
动调节分接头 ! 操作不方便 ! 不能随电网对地电容 电流的变化及时调整到最佳的工作档位 ( 三是不适 合无人值班变电所的运行需要 %
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
!"#
采用消弧线圈接地方式 运行经验表明 ! 采用中性点经消弧线圈接地的
!"$
采用微机自动调谐接地补偿装置 & "$ 采用微机自动调谐接地补偿装置 ! 在正常
方式运行优点显著 " # "$ 提高电力系统的供电可靠性 % 首先系统发 生瞬间单相接地故障时不断电 ! 消弧线圈是一个具 有铁心的可调电感线圈 ! 当电网瞬间单相接地故障 时 ! 接地电流通过消弧线圈呈电感电流 ! 与电容电 流的方向相反 ! 可以使接地处的电流变得很小 ! 从 而消除了接地处的电弧以及由此引起的各种危害 ! 自行消除故障 ! 不会引起开关跳闸 ! 从而提高了电 力系统的供电可靠性 " & !$ 发生永久性接地故障时避免突然停电 % 由于消弧线圈能够有力地限制单相接地故障电 流 ! 虽然非故障相对地电压升高 ! % 倍 ! 三相导线 之间线电压仍然平衡 ! 电力系统可以继续运行 % 特 别是对重要用户供电的线路 ! 有足够的时间转移 负荷或通知用户做好停电准备 ! 避免突然停电对 用户造成损失 % & %$ 对电力设备有保护作用 % 中性点经消弧线 圈接地系统发生单相接地故障时 ! 接地电流与系统 结构有关 ! 而与故障点的位置无关 % 由于残流很小 ! 接地电弧可瞬间熄灭 ! 有力地限制了电弧过电压的 危害作用 % 保护和自动装置 ’避雷器 ’ 避雷针等 ! 只 能保护某具体设备和线路 !而消弧线圈的运行能使 大多数的单相接地故障不发展为相间短路 ! 主变压 器等设备可免受短路电流的冲击 ! 从而对消弧线圈 所在系统的全部电力设备都有保护作用 " 老式消弧线圈也存在一些缺陷 ! 一是由于结构 的限制 ! 消弧线圈只能运行在过补偿状态 ! 不能全 补偿 ! 所以脱谐度整定得比较大 ! 约在 !#67%#6! 对弧光接地过电压的抑制效果不很好 ( 二是需要手
< 相接地后 ! 很快引起另一条线路 = 相接地 ! 发展
为相间短路 !两条线路跳闸 % 此次过电压导致 9 台
5-;6 开关烧坏 !5 台 5-;6 电压互感器损坏 "
& :$ %,,: 年 - 月 95 日 ! 某变电所 5-;6 线路 单相接地后 ! 导致 5-;6 母线上两个开关之间的套 管支柱瓷瓶绝缘损坏 ! 由于主变开关拒动 ! 主变电 源侧开关保护动作跳闸 % 亳州 >? 变’ @8A( 事故 ) 淮 北 &B 变* C89@( 事 故 ! 是接地过电压对电力设备危害较大的两次 % 还 有一些线路接地过电压 ! 引起电压互感器损坏 ) 母 线瓷瓶损坏 ) 闸刀支持瓷瓶损坏等设备损坏 ! 由于 未造成大面积停电和重大设备损坏 ! 影响度不大 ! 不为人们所知 ! 也未引起重视 ! 但它们的危害正潜 伏在电网运行中 % 这几次事故初期都是单相接地引起的过电压 ! 但是 ! 人们在分析事故暴露的问题时 ! 对事故处理 中的人员失误 ) 管理失误 ) 设备问题 ) 保护定值等问 题 ! 都采取了一些措施加以防范 ! 但过电压这个引 发事故的* 导火线 ( 却没有予以足 够 的 重 视 加 以 防范 %
123/&")/8!"#$%& ’()*& $+,-#."#$ )+/ ,0&+0,%1)2& "# 34 56 7#. 89 56 2+".* "* ."*/-**&.: ;<0<+7% 7//".<#1* ,= 1("* 5"#. 7+< >+"<=<.? @#A ’+<0<#1"0< B<7*-+<* 7+< ’+,’,*<A? 7+/ *-’’+<**",# /,"% 2+,-#A"#2 7#A ’/ >7*<A /,B’<#*7! 1",# A<0"/< 7+< /<#1<+<A ,#: 4%56’&+3897+/ 2+,-#A"#2 ,0<+0,%172<C A@#2<+C ’+<0<#1",#
!
电弧接地过电压的形成
单相接地是电网运行中出现频率最高 % 最常见
缘 " 使绝缘薄弱的设备放电击穿 " 并可能发展为相 间短路 " 造成设备损坏和严重事故 & 从近几年电力 系统中发生的事故来看 "电弧接地过电压引起的危 害正在增多 " 应当引起高度重视 " 下面是近期发生 的几起事故实例 & ! "( !##% 年 6 月 ; 日 " 亳州某变电所 %$7. 某 用户线路发生树枝对线路间歇性放电的单相接地 " 造成 %$7. 母线过电压 " 引起主变开关 & 相绝缘击 穿 "形成不同相的两点接地 "过流保护动作跳闸 " 切 除一相故障 & 由于另一相接地故障仍然存在 "6 分 钟后造成主变开关 & 相瓷套管炸裂后倾倒 " 形成
9F. 或 9F;6 系统电容电流超过 5F. 的方式 $ ! 使
母线发生单相接地运行时 ! 电容电流不能形成电弧 接地过电压 %
!"$
技术管理措施 采用技术措施 ! 限制电容电流 ! 防止电弧接地
过电压的发生 % 有关技术部门应对各变电所 ! 中性 点不接地母线的电容电流进行测试 ! 在 9F;6 母线 电 容 电 流 超 过 5F. )5-;6 母 线 电 容 电 流 超 过 9F. 的母线电源中性点上安装消弧线圈 ! 使中性点经 消弧线圈接地 % 消弧线圈的基本工作原理是 , 当中 性点不接地电网发生单相接地时 ! 接地点流过的 电流就是电网三相电容电流的总和 !" ! 中性点接 入消弧线圈后 ! 故障点将流过消弧线圈 # 的电感 电流 !$!%" 和 !$ 的矢量方向相反 ! 从而起到抵消原 来电弧弧道中电流的作用 % 由于电感电流部分或 全部地补偿了电容电流 ! 使流过故障点的接地电 流减小 ! 对熄灭电弧或限制电弧重燃极为有利 ! 因 此中性点接入消弧线圈大大抑制了间歇性电弧接 地过电压的产生 % 目前我省大部分 9F;6 )5-;6 电网的中性点都 没有安装消弧线圈 !有少数安装了消弧线圈的变电 所 !由于种种原因消弧线圈也没有投入运行 % 上述 的亳州某变电所和淮北某变电所都没有安装消弧 线圈 ! 因此建议 , 按规定需要消弧能圈接地的变电 所应尽可能地采用中性点经消弧线圈接地的方式 ! 防止单相电弧接地过电压 %
!%!
提高线路绝缘水平 ! 使用绝缘导线或 电 缆 ! 结合电网改造 !使 用 绝 缘 性 能 良 好 的 线 路 瓷
减少单相接地的发生
9-
第 !! 卷 第 " 期
./01!!’/2" ./02!!’/2" &’()*+,*&’-* 345+!##$+
!##$ 年 % 月
瓶 !对易发生接地的线 路 段 !采 用 绝 缘 导 线 或 电 缆! 从根本上减少单相接地的发生或不发生接 地 ! 从而减少产生电弧接地过电压的几率 "
&< 两相短路 & 最后由于种种原因发展成为 !!#7.
主变差动保护动作跳闸 " 全所失电 "%$7. 两台所用 变压器及开关室绝大部分设备损坏 & ) !( !##= 年 > 月 "6 日 " 淮北某变电所 %$7. 某线路发生 < 相接地 " 引起母线 & %? 两相电压升 高 "%$7. 某闸刀 ? 相母线侧动触头拉杆处放电 " 构 成两点接地 " 导致 %$7. 母线 ? 相支持瓷瓶闪络 " 由于保护动作开关未跳闸 "!!#7. 主变复合电压过 流保护动作跳闸 " 最后由于有关人员检查 % 判断和 处理的一些失误 " 使 !!#7. 主变三次受故障电流
运行方式下 ! 能实时跟踪电网参数的变化 ! 自动调 节消弧线圈的有载分头到最佳挡位 ! 使残流最小 ! 运行方式灵活 % 消弧线圈电流的调节 ! 能实现远方 自动控制 !自动跟踪和自动调谐利用微机控制器实 现 % 通过测量中性点位移电压和中性点电流与电压 之间的相位 !准确的计算 ’判断 ’ 发出指令进行自动 调整 ! 显示电容电流 ’ 电感电流 ’ 残流和位移电压等 有关参数 % 还能报警 ’ 自动打印和信号远方发送 ! 最 适合于无人值班变电所的工作需要 % 同时对铁磁谐 振过电压 ’ 断线过电压 ’ 传递过电压等都有较好的 抑制效果 !应是当前电网的首选装置 % & !$ 自动调谐接地补偿装置能够实现全补偿 运行 % 这种装置在消弧线圈的一次回路中串入了大 功率的阻尼电阻 ! 降低中性点谐振过电压的幅值 ! 使之达到相电压的 $68"#6% 如果当系统的电容 电流与消弧线圈工作电流相等 ! 在谐振时中性点电 压限制在允许值以下 !这样就能实现残流最小的最 佳工作方式即全补偿方式 ! 而不会引起电弧接地过 电压 % 消弧线圈的脱谐率与电压及电网的阻尼率有 关 ! 运行电网如果结构不变化 ! 其不对称电压基本 上是个固定值 ! 消弧线圈为保证在单相接地时能有 效地抑制电弧接地过电压的产生 ! 脱谐率要达到 9
第 !! 卷 第 " 期
./01!!’/2" ./02!!’/2" &’()*+,*&’-* 345+!##$+
!##$ 年 % 月
电弧接地过电压的危害与防治措施
!"#$%& ’( "&) $&’*#+,#$ ’-%&-’./"$% "#+ 0&%-%#/,’#
石正理
! 巢湖供电公司 "巢湖市 !%6##$# 摘要 $ 对 "#7. %%$7. 电网运行中单相接地电弧过电压进行了讨论 " 简介了近期我省发生的几起该类事故 " 并提出了防治措施 "重点分析了采用经消弧线圈接地和采用微机自动调谐补偿装置的方法 & 关键词 $ 电弧接地过电压 ’ 危害 ’ 防治措施