消弧过电压保护装置的使用

如何用好变电所消弧过电压保护装置
一、小电流接地系统单相接地危害：
目前，我国3-35（66）KV中等电压等级的电力系统多为中性点非直接接地，称为中性点不接地系统或小电流接地系统。

当35KV电压等级系统的接地电容电流小于10A、10KV电压等级系统的电容电流小于30A时，其中性点不接地；否则大多采用消弧线圈补偿或自动跟踪补偿式消弧线圈接地方式。

这种系统发生单相接地时，三相电压是对称的，仍然可以继续供电。

但是，发生单相接地故障性质不同，情况也不同：
当发生的单相金属性接地时，接地相电压为零，另两个健全相电压升高了3倍，这对相对地绝缘是按照相对地电压的3倍设计的该系统中的电气设备来说，是完全能够承受的；
当发生单相间歇性弧光接地故障时，情况就不然了。

由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感和电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相电压幅值一般可达3.15—3.5倍相电压，这种过电压称为弧光接地过电压。

弧光接地过电压是由于系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，对电力系统的设备危害极大，主要表现在：（1）、在3.5倍过电压的持续作用下，造成了电气设备绝缘的积累性损伤，在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成相间短路事故。

2、弧光接地过电压使电压互感器饱和，容易激发铁磁谐振，导致过电压或电压互感器爆炸事故。

3、弧光接
地过电压的能量由电源提供，持续时间较长，当过电压超过避雷器所能承受的400A 2ms的能量时，就会造成避雷器的爆炸事故，4、造成接地点对地放电，电弧将引起该电缆和附近电缆烧坏，扩大事故范围，对生产造成影响。

消弧过电压保护装置能够做到当系统发生接地时，微机测控器启动后，迅速判断接地相别和接地属性，并分别进行处理。

因此它的最大优点在于可将间歇的不稳定的弧光接地迅速转变为稳定的金属性短路，消除中性点非直接接地系统由于弧光接地产生的过电压，给系统中电气设备带来的危害，从而保证系统和设备的安全连续供电。

二、消弧过电压保护装置的工作原理：
我们推荐的方案是，在6.3或10.5kV母线上加装消弧及过电压保护装置，该装置主要由控制器ZK、FU组件、电压互感器、可分相操作的真空接触器JZ及三相组合式过电压保护器等组成。

当系统发生单相接地时，信号转换器PT产生的电压信号U△将由低电平变成高电平，ZK接到U△变化的高电平信号后启动中断，ZK对Uao、Ubo、Uco的三相信号进行计算处理，判断接地相别和接地属性，根据接地属性ZK作出如下处理：
如果故障是稳定的金属性直接接地，则ZK发出故障相别及接地属性（金属接地）的指示信号。

并与微机选线保护联络，由它处理解决。

如果故障是不稳定的间歇性弧光接地，则判定接地的相别，同时发出指令使JZ中对应的一相接地。

这时，系统由不稳定的弧光接地
转变成稳定的金属性直接接地，故障相的对地电压降为零，故障点的弧光消矢，其他两相的对地电压稳定在线电压。

JZ之一动作接地数秒钟之后，ZK令接地的JZ断开一次。

若JZ断开后再无弧光接地故障现象，说明这一接地故障是暂时的，系统恢复正常运行，ZK退回原始状态。

若JZ断开后，再次出现弧光接地，则ZK认定这一故障为永久性的弧光接地，此时再另JZ闭合，并按预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别；同时ZK与微机选线保护联络，由选线保护进行处理。

在JZ断开接地点的过程中出现的短暂的过电压，由WGB进行限制。

而JZ第二次（连续的同一相）闭合接点后不再分开，只有当故障线路自动或者人工切除后，由中控室或现场给ZK发出复位指令，ZK收到复位指令后，才让JZ断开，系统恢复正常。

本装置还加装了高压限流熔断器组件FU，在因ZK故障或误接线等造成误判断而引起的相间短路时，可在1.5ms之内快速开断故障，不会造成后果。

本装置设置了PT断线、装置故障等报警功能；系统发生接地故障时可发出动作信号，并可显示接地属性（弧光接地或金属接地）和故障相别；本装置设置了微机接口，可实现与计算机联网。

三、消弧过电压保护装置的使用：
我们公司有三个变电所10KV出线较多，且都为电缆出线，发生10KV单相接地的可能性增大，当发生10KV单相接地时，故障查找很困难，以前查找故障都是采用拉路的方法，即每条10KV出线按照
由不重要到重要负顺序分别停电，当停到那路出线故障消失，则该路出线有接地故障，这牵涉到分厂停产倒电，而分厂生产又不能短时停下来，而且影响的分厂多，不能很快查找到故障线路，造成故障发展扩大。

如今我们公司三个变电所均各安装了消弧过电压保护装置，根据这几年的使用情况来看效果好，当发生10KV单相接地时装置能可靠动作，电缆故障点故障范围没有扩大，没有影响到旁边的运行电缆，节约了故障处理成本。

同时，我们还把变电所的所有10KV馈出线的零序电流统一接到一面零序电流表屏以便集中监视，当馈出线发生电缆单相接地时，通过消弧过电压保护装置人工复归操作来进行变电所馈出线零序电流的变化对比能很快确定故障线路。

四、消弧过电压保护装置的优点：
系统加装该装置后，各类相对地与相之间的过电压均被限制到较低的水平，原来由此引发的绝缘事故将大为减少。

原作用时间最长、对系统设备的运行安全威胁最大的弧光接地过电压将被限制，同时随着故障相母线的直接接地而消失；
由于母线过电压被限制在较低水平，原本可能引发的铁磁谐振过电压的可能性大大减少；
原来按设计规范要求应装设消弧线圈的系统，可以不再装设，而且其限制过电压的功能将比装设消弧线圈更好、更完善；
由装置的工作原理可知，其限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小，因而起保护性能不随电网运行方式的改变而变化；
消弧过电压保护装置设备简单，体积小，安装调试方便，既适用变电站，同样适用于发电厂的高压厂用电系统；既适用于新建电站，也适用于老电站的改造；
价格低廉，相对于消弧线圈而言，具有较高的性能价格比；
通过这几年的使用情况来看，每当出线发生电缆单相接地时，故障能够限制在较小范围，故障线路也能很快确定，故障能够及时得到处理。