110kV变电站弧光接地过电压故障分析

编号：AQ-JS-06543

( 安全技术)

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110kV变电站弧光接地过电

压故障分析

Fault analysis of arc grounding overvoltage in 110 kV Substation

110kV变电站弧光接地过电压故障

分析

使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

介绍夹江供电局110kV黄土变电站一起由于弧光接地短路故障诱发10kV电压互感器发生的铁磁谐振过电压，描述了故障发生的现象以及现场开关保护装置的动作情况，对引起故障的原因进行了综合分析。

110kV黄土变电站位于四川省乐山市夹江县黄土镇，于1996年年底投入运行。主要担负着联接乐山范坝站、峨眉朱坎站、洪雅槽渔滩站110kV电网及夹江地区的供电任务，主变容量为2×3150kVA。

110kV系统为单母线分段带旁母;35kV、10kV系统为单母线分段的接线方式。110kV进出线有五回，35kV出线四回，10kV出线五回。

1故障发生过程与现象

经过现场勘察发现，事故造成110kV黄土变电站10kV母线I、II段四元件中性点TV烧毁，电压互感器铁芯绝缘漆由于高温熔化溢出外壳，用户侧计量箱烧毁。

线路巡视发现，10kV黄万线5号杆，大号侧右侧拉线U型线夹及地锚拉杆被盗，被盗拉线搭落在线路T接用户侧的C相上。10kV 黄马线5号杆，线路接地点曾经不断出现电弧声和弧光。

盗窃者盗得拉线金具后，将钢绞线丢弃，被丢弃的钢绞线由于自身的重量和弹性，使之在带电导线上不断来回接触和断开（自由振荡），接地故障点产生间隙性电弧，造成接地点电弧间隙性的熄灭和重燃，钢绞线自由振荡结束后，造成10kV黄马线C相非金属永久性接地。

2故障原因分析

10kV配电系统大多采用中性点不接地方式运行，其线路(尤其是电缆出线)对地存在分布电容，当系统运行正常时，各相电压互感器的感抗相等，中性点电压等于零。但如果当线路因断线、雷击或其

他原因而产生单相接地故障时(如A相)，接地相对地电压降到接近于零，而非故障相对地电压上升到倍，导致严重的中性点位移，中性点对地电压升高，系统的稳定性和对称性遭到破坏。中性点不接地运行方式的主要特点单相接地后，允许故障维持一定的时间（规程规定不超过2h），不致于引起对用户中断供电，提高线路的供电可靠性。但随着中压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中压电网对地电容电流亦大幅度增加，在发生单相接地故障时，其接地点电阻较大且接触不良，因而在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电。由于单相接地时接地电弧不能自动熄灭，从而造成电压瞬高瞬低，同时引发电能、磁能的振荡，必然产生弧光过电压。弧光接地过电压一般为3～5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。对于全部(或大部分)是电缆出线的电网，网络的电容电流会更大，单相接地后电弧往往不能自行熄灭。

10kV黄马线接地后出现电弧间歇性接地，产生电弧接地过电压，电压互感器的三相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，

各相感抗发生变化，各相电感值不相同，中性点位移产生零序电压。由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，其电感迅速减小，当电感降到满足ωL＝1/ωC时，即具备谐振条件，从而产生谐振过电压。在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，必然造成电压互感器烧损。

对铁磁谐振回路，在10kV黄马线接地后出现电弧间歇性接地后产生的电弧接地过电压激励下，回路由非谐振工作状态跃变到谐振工作状态，电路从感性变为容性，发生相位反倾，在电气元件上产生过电压。这一谐振过程虽然时间非常短暂，但后果却十分严重。如果运行线路有绝缘薄弱的地方，则造成击穿事故，10kV黄高线计量箱烧毁短路，就充分体现了这一暂态过程。

3总结

近年来，电力线路遭受盗窃、破坏的事故频繁发生。此类事故往往会降低电力线路的机械强度，出现倒杆、倒塔、断线等故障。

110kV黄土变电站10kV黄万线5号杆拉线被盗窃事故还引起了电力线路弧光接地短路故障，最终诱发10kV电压互感器发生铁磁谐振，造成严重故障。

中性点不接地系统发生谐振的直接因素是系统过电压，其根本原因是电压互感器出现饱和，造成互感器的感抗改变，至于采用何种消谐方法，应该根据实际情况，结合系统的运行方式，分别采取措施，以达到预期的目的。

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