电弧接地过电压的危害与防治措施.pdf

第 2 2 卷 第 1 期 麦瓠电如 A NHU I DI AN L I V0 1 22 No 1 Ma r 2 o o 5 电弧接地过电压的危害与防治措施 Da n g e r o f a r c g r o u n di n g o v e r v o l t a g e a n d p r e v e n t i o n 石 正 理 ( 巢湖供电公司， 巢湖市 2 3 8 0 0 5 ) 摘要： 对 1 0 k V、 3 5 k V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 Abs t r a c t ： S i n g l e p h a s e g r o u n d i n g a r c o v e r v o l t a g e i n 1 0 k V a n d 3 5 k V g r i d s i s d i s c u s s e d S e v e r a c c i d e n t s o f t h i s n d a r e b r i e f e d ，a n d p r e v e n t i v e me a s u r e s a r e p r o p o s e d ， a r c s u p p r e s s i o n c o i l gro u n d i n g a n d p c b a s e d c o mp e n s a t -i o n d e v i c e a r e c e n t e r e d o n Ke y wo r d s ： a r c gro u n d i n g o v e r v o l t a g e ； d a n g e r ； p r e v e n t i o n l 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 的故障形式。我国 l O k V、 3 5 k V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 1 2 0 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。 2 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 3 5 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 l 4 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。 ( 1 ) 2 0 0 3 年 8月 6日， 亳州某变电所 3 5 k V某 用户线路发生树枝对线路间歇性放电的单相接地， 造成 3 5 k V母线过 电压 ， 引起主变开关 A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 ， 8 分 钟后造成主变开关 A相瓷套管炸裂后倾倒 ，形成 A B两相短路。最后由于种种原因发展成为 2 2 0 k V 主变差动保护动作跳闸， 全所失电， 3 5 k V两台所用 变压器及开关室绝大部分设备损坏。 ( 2) 2 0 0 4年 7月 1 8 E t ，淮北某变电所 3 5 k V 某线路发生 B相接地 ，引起母线 A、 C两相电压升 高 ， 3 5 k V某闸刀 C相母线侧动触头拉杆处放电， 构 成两点接地 ，导致 3 5 k V母线 c相支持瓷瓶闪络 ， 由于保护动作开关未跳闸， 2 2 0 k V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 2 2 0 k V主变三次受故障电流 维普资讯 http:/ 麦瓠电知 ANHUl Dl ANL1 第 2 2卷 第 1 期 ! ( ) 0 5年 3月 冲击， 造成主变线圈变形烧毁。 ( 3 ) 2 0 0 4年 3 月 1 2日， 某变电所 3 5 k V母线 B相接地后 ， 很快引起另一条线路 C相接地 ， 发展 为相间短路， 两条线路跳闸。此次过电压导致 1 台 3 5 k V开关烧坏 ， 3台 3 5 k V电压互感器损坏。 ( 4 ) 2 0 0 4年 5 月 1 3日，某变电所 3 5 k V线路 单相接地后 ， 导致 3 5 k V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。 毫州 G Y变 “ 8 6 ”事故 、 淮北 N P变 “ 7 1 8 ”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。 3 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。 3 1 运行操作措施 ( 1 ) 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。 ( 2 )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 ) ， l 5 经过检测母线单相接地时 1 0 k V母线的电容电流 超过 3 0安或 3 5 k V母线的电容电流超过 l 0安 ， 可 规定减少带接地点的允许运行时间， 由原来的 1 2 0 分钟减少到 9 0、 或 6 0 、 3 0分钟。 在这段允许的时间 内， 查找 、 t 肖 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。 ( 3)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 3 5 k V系统 电容电流超过 1 0 A或 1 0 k V系统电容电流超过 3 0 A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。 3 2 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 1 0 k V母线 电容电流超过 3 0 A、 3 5 k V母线电容 电流超过 1 0 A 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 ， c ，中性点接 人消弧线圈后 ，故障点将流过消弧线圈 的电感 电流 ， ， c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 此中性点接人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 1 0 k V、 3 5 k V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 的毫州某变 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。 3 3 提高线路绝缘水平 ，使用绝缘导线或电缆 减少单相接地的发生 结合电网改造 ， 使用绝缘性能 良好 的线路瓷 维普资讯 http:/ 第 2 2 卷 第 1 期 2 0 0 5 年 3月 麦赧 电jI ANHUI DI ANU V 0 l _ 2 2 N0 1 Ma r 2 0 o 5 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 。 3 4 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 方式运行优点显著。 ( 1 ) 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 。 ( 2)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、 3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。 ( 3 ) 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 2 0 3 0 ， 对弧光接地过电压的抑制效果不很好； 二是需要手 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。 3 5 采用微机 自动调谐接地补偿装置 ( 1 ) 采用微机 自动调谐接地补偿装置 ， 在正常 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