摘要：本文結合工程實例對間歇電弧接地過電壓的防護措施進行了探討，可供大家參考。

　　關鍵詞：間歇電弧,接地故障,發(fā)展過程,防護措施

　　運行經(jīng)驗表明，電力系統(tǒng)中的故障至少有60%是單項接地故障，隨著電網(wǎng)的發(fā)展和電壓等級的提高，單相接地的電容電流也隨之增加，當6～10kV電網(wǎng)的對地電容電流超過30A，35～60kV電網(wǎng)的對地電容電流超過10A時，電弧就難以自動熄滅，而以間歇電弧的形式存在，就會產生一種嚴重的操作過電壓——間歇電弧接地過電壓。這種電壓的演化過程和幅值大小都與熄弧的時間有關，并存在有兩種熄弧時間：一種是電弧在過渡過程中的高頻振蕩電流過零時熄滅，另一種是電弧等到工頻電流過零時才能熄滅，當然，這種電容電流一般不會形成穩(wěn)定電弧的程度，因此在故障點可能出現(xiàn)電弧“熄滅—重燃”的間歇現(xiàn)象，引起電力系統(tǒng)狀態(tài)瞬息改變，導致電網(wǎng)中電感、電容回路的電磁振蕩，系統(tǒng)中性點發(fā)生偏移，健全相和故障相都產生過電壓。

　　1、發(fā)展過程

　　這種過電壓的發(fā)展過程和幅值大小都與 熄弧時間有關。存在兩種熄弧時間：

　　電弧在過渡過程中的高頻振蕩電流過零時即可熄滅電弧的熄滅發(fā)生在工頻電流過零的時刻下面假定電弧的熄滅發(fā)生在工頻電流過零的時刻，來說明這種過電壓的物理發(fā)展過程：作如下簡化：

　　1)略去線間電容的影響;

　　2)設各相導線的對地電容均相等，即 C1=C2=C3=C。就可得如圖1 (a)所示的等值電路。

　　設接地故障發(fā)生于A相，而且是正當 U A 經(jīng)過幅值CU 時發(fā)生，這樣A相導線的電位立即變?yōu)榱悖�中性點電位 U N 由零升至相電壓，即U N =- U A ，B、C兩相的對地電壓 都升高到線電壓 U BA U CA 。

　　流過C2和C3的電流I2和I3分別較UBA和UCA超前90O，其幅值為

　　I2=I3=√3ωCU 因為I2與I3在相位上相差60O，所以故障點的電流幅值為

　　IC=√3 I2=√3ωCU ∝Un·l

　　Un—電網(wǎng)額定電壓

　　l—線路總長度

　　C—每相導線的對地電容

　　C0—單位長度的對地電容

　　由此可知：1)流過故障點的電流是線路對地電容所引起的電容電流

　　2)故障電流的大小與電網(wǎng)額定電壓和線路總長度成正比

　　如以uA，uB，uC代表三相電源電壓;以u1，u2，u3代表三相導線的對地電壓，即C1、C2、C3上的電壓，則通過分析可得如圖2所示的過電壓發(fā)展過程。

　　按工頻電流過零時熄弧的理論分析得出的結論是：

　　1)非故障相上的最大過電壓為3.5倍;

　　2)故障相上的最大過電壓為2.0倍。

　　長期以來大量試驗研究表明：故障點電弧在工頻電流過零時和高頻電流過零時熄滅都是可能的。

　　發(fā)生在大氣中的開放性電弧往往要到工頻電流過零時才能熄滅;在強烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過零時就能熄滅。電弧的燃燒和熄滅會受到發(fā)弧部位的周圍媒質和大氣條件等的影響，具有很強的隨機性質，因而它所引起的過電壓值具有統(tǒng)計性質。

　　2、防護措施

　　為了消除電弧接地過電壓，最根本的途徑就是消除間歇性電弧，可以通過改變中性點接地方式來實現(xiàn)。

　　2.1采用中性點直接接地方式，若中性點接地，單相接地故障將在接地點產生很大的短路電流，斷路器將跳閘，從而徹底消除電弧接地過電壓。目前，110kV及以上電網(wǎng)大多采用中性點直接接地的運行方式。

　　2.2采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式 采用中性點直接接地方式雖然能夠解決斷續(xù)電弧問題，但每次發(fā)生單相接地故障都會引起斷路器頻繁跳閘，嚴重影響供電的連續(xù)性。所以，我國35kV及以下電壓等級的配電網(wǎng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。

　　根據(jù)補償度的不同，消弧線圈可以處于三種不同的運行狀態(tài)：

　　(1)欠補償

　　消弧線圈的電感電流不足以完全補償電容電流，此時故障點流過的殘流為容性電流。

　　(2)全補償

　　消弧線圈的電感電流恰好完全補償電容電流，此時流過故障點的殘流為泄露電流。

　　(3)過補償

　　消弧線圈的電感電流不僅完全補償電容電流且還有數(shù)量超出，此時流過故障點的殘流為感性電流。

　　3、案例分析

　　某110kV變電站35kV線路開關B相爆裂事故分析

　　3.1事故前運行方式：

　　某110kV變電站，110kV采用中性點直接接地的運行，35kV中性點不接地運行。#1主變運行帶10kVⅠ段母線各出線、#2主變運行帶35kV母線(沒有分段)及10kVⅡ段各出線運行。#1主變中壓側開關，10kV母聯(lián)開關處于熱備用狀態(tài)。35kV QS4線空載運行。

　　3.2 故障經(jīng)過： 12時24分20秒110kV變電站#2主變中壓側保護裝置過電流Ⅱ段保護動作出口，跳開主變中壓側開關，35kV母線失壓，當時故障電流Ia=11.6A(二次值)，Ib=10.5A(二次值)，Ic=1.7A(二次值)，Ua:61.3V, Ub:1.3 V, Uc:87.3 V，U0:66.2 V。過電流保護(定值：5.3A(二次值),2.1S,變比:800/5)，

　　經(jīng)檢查保護動作正確，現(xiàn)場人員檢查發(fā)現(xiàn)35kV QS4線開關B相爆炸，#2主變中壓側開關A相主變側接線夾處有明顯放電燒傷痕跡。

　　3.3故障初步原因分析：

　　二次保護方面：從35kV QS4線保護分析，故障點在開關靠母線側，線路保護范圍是在電流互感器至線路側，故障點在保護范圍外，保護未動作是正確的(故障為母線范圍故障)

　　故障錄波裝置檢查，由35kV母線電壓故障時間段來分析如下：

　　35kV母線電壓突變時起：0--1640ms之間，母線A相電壓降幅較大，明顯有接地現(xiàn)象(圖5)，導致B、C相電壓升高(峰值40kV)，期間A相有不規(guī)則波動(圖6)，結合現(xiàn)場可判斷為0--1640ms 系統(tǒng)A相對地放電(在此之前有較長的間歇接地放電現(xiàn)象，但時間都較短，難以察覺);在1640ms---3820ms之間，35kV母線B相電壓近乎為0，A、C相電壓升高(其中A相約21kV比C相30kV低)(圖7)，即35kV系統(tǒng)存在A、B兩相接地短路，#2主變35kV側過流時限2的保護定值時間為2.1S(2100ms)從故障錄波上(圖8)看保護起動時間到開關跳閘時間為3820-1640=2180ms≈2100ms+開關動作反應時間，即#2主變35kV側保護動作正確。

　　根據(jù)故障錄波圖和保護動作情況時間和現(xiàn)場分析，大概12時24分20秒系統(tǒng)A相對地放電，引起35kV母線B、C相電壓升高(峰值40kV)，而B、C相電壓升高，對設備絕緣弱點的35kV QS4線B相互感器絕緣套管與本體銜接處有明顯放電造成閃絡擊穿，形成AB相接地短路，并引起#2主變35kV側后備保護過流II段動作跳閘。由于35kV母線接地告警整定時間為9秒，整個事故過程總共用時才不到4秒左右，所以也沒有查到報35kV母線接地信息。因而，這是一次危害性很大的一次過電壓造成的事故。

　　4、結束語

　　對付間歇電弧接地過電壓的防護措施，可采用中性有效接地方式和采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式來避免類似事故的發(fā)生。

　　參考文獻：

　　[1] 文遠芳，高電壓技術 [M]，華中科技大學出版，2001年.