摘要：主要分析了消弧线圈和消弧柜对预防弧光接地过电压的优缺点，同时结合我们公司的实际情况，提出了适合我们公司预防弧光接地过电压的措施。
关键词：弧光接地过电压；消弧线圈；消弧柜
楚星公司现在的供电方式为：110KV进线，站内主变为两台SSZ10-40000/110KV/35KV/10KV运行,且10KV系统为中性点不接地运行方式，现10KV系统为电缆线路，在运行的过程中，多次发生单相接地故障。事故案例如下：
1、2005年11月1#尾气风机接线盒处发生单相接地，进而发展到相间短路，间接导致“119”重大环保事故的发生
(1)2009年3月6#球磨机电机定子线圈绝缘降低导致B相绕组单相接地，持续的过电压导致110KV站PT熔断器熔断。(2)2010年10月1#造粒机电缆发生单相接地，导致电缆绝缘击穿，引起电压降，楚星公司大部分设备跳闸，导致停车。(3)2011年5月硫一主风机电机进酸腐蚀导致绕组单相接地，接于10KV线路的各个站点均发出过电压报警。
2、中性点不接地中的过电压分析
我国供电系统中为保证供电的可靠性，对35KV以下采用的是中性点不接地的运行方式，我公司即为这种模式。电网中性点不接地系统中，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容，一旦发生单相弧光接地，过电压幅值高达正常相电压幅值的4～7倍。运行中单相接地情况一般是：间歇性电弧接地→稳定电弧接地→金属性接地。根据实测，间歇性电弧接地持续时间可达0.2-2s,频率可达300-3000Hz；然后呈稳定电弧接地，持续时间可达2-10s；最后，故障点导线被烧熔成为金属性接地即所谓永久性故障接地。最危险的情况是，发生在单相间歇性电弧接地时刻，在健康相（非故障相）上发生的弧光接地过电压最高可达4-7倍相电压，通过电弧接地故障点的高频振荡电流最大可达数百安培，时间虽短，电弧危害很大。从电工原理可知，在电路内从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态必须经高频振荡过渡过程，时间虽短，振荡电流可达到高出稳态下的很多倍，其结果可能损坏或破坏元件。
尽管在供电系统中接入了避雷器、过电压保护器，但该类装置主要针对外部过电压（如雷击）及操作过电压（真空断路器的分断），因其残压较高，且针对的都是瞬时性的过电压，故对于单相接地导致的持续性过电压无效。
但单相接地导致的弧光过电压又实际存在且对供电系统中的各设备危害又极大，故有必要研究对其的防范措施。
3、国内现阶段抑制单相接地弧光过电压的主要方式
目前国内主要采用中性点经消弧线圈接地或采用消弧柜来控制弧光接地过电压。
消弧线圈接地属于传统接地方式，作为抑制弧光接地过电压的措施之一，在我国很多地区广泛采用。其利用电感电流对电容电流的补偿作用，使残流减小到给定值以下，延缓了故障电压的恢复时间，降低了高幅值过电压出现的概率。并且可以带故障运行一段时问，具有较好的供电可靠性。但该接地方式不能从根本上消除弧光接地过电压，甚至还有可能使过电压倍数增大，并且，如果由于系统运行方式变化而转为欠补偿时，系统还可能出现危险的谐振过电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，消弧线圈接地时一般采用全补偿或过补偿方式。所有消弧线圈设计的自动跟踪或自动调谐都是在电网工频（50Hz）下完成的。在单相间歇性电弧接地时刻，过渡过程通过接地故障点的电网电容电流分量和（有消弧线圈时）电感电流分量均是高频的。这两者的频率特性完全不同，电网电容电流分量达到最大值（数百安培），消弧线圈电感电流分量还未起来，待电网电容电流衰减到稳态后，消弧线圈产生很大饱和高频电流（数百安）。所以在单相间歇性电弧接地时刻，消弧线圈电感电流分量和电网电容电流分量是不可能补偿或调谐的，所以消弧线圈自动跟踪补偿或自动调谐是不可能“消除弧光接地过电压”的 。消弧线圈采用的是过补偿原理，过补偿后有残流，加上间歇性弧光接地时的高频电流会产生重燃现象。同时中性点经消弧线圈接地时最大过电压也只能控制在3.2倍的相电压以下。
消弧柜的工作原理是：微机控制器不断检测PT提供的电压信号，判定是否为单相对地短路，如检测为单相对地短路则立即判定接地相别，并根据残压迅速判断是金属性接地还是弧光接地，同时向发生弧光接地相的真空接触器发出合闸命令，将故障相由弧光接地变成金属性接地，通过这种方式将非故障相电压限制在线电压范围内，以避免故障扩大。同时还可以增加小电流选线装置来判断故障位置。
消弧柜过电压保护装置的适用范围及缺陷：1、只能用于电容电流＜30A的系统线路消弧，工频过电压小于线电压的1.1倍，暂态过电压是相电压的3.5倍。2、不能用于电容电流＞30A的系统。电容电流＞30A的系统X0/X1会落在(-20,-1)之间,单相金属性接地,健全相工频电压也会很高,系统无法承受。3、100ms以上时间才能实现消弧，数据采集要10ms以上，判断运算及中间继电器响应时间20ms以上，接触器动作合闸时间80ms以上、因此100ms以上时间才能实施消弧。
4、本公司供电系统可采取的方法分析
针对我们目前10KV系统，主要是以电缆线路为主，尽管采取了零序保护，但出于生产的连续性及抗干扰防保护误动的考虑，无法全部实现零序保护跳闸，对于不是特别重要的设备投零序跳闸，重要设备仍投零序告警，故该部分设备出现单相接地故障时，是无法立即切断故障线路的，因而就存在弧光过电压，进而导致故障扩大的可能。在 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中规定 3～35千伏的电力网，应采用中性点非直接接地的方式。当3～10千伏电力网中以电缆线路构成的系统，单相接地故障电流大于30安，应采用中性点经消弧线圈接地的方式。即在大于30A时需采用消弧线圈模式。经过计算，磷铵一回电容电流10.175A,磷铵二回电容电流9.944A,两回电容电流合计20.119A,无论是分段运行还是并联运行电容电流都小于30A，故也可使用消弧柜抑制过电压。
因我们公司的主变10KV侧中性点未引出，采用消弧线圈方式时必须增加接地变压器，实施起来必须在主变上施工，其难度较大且未必能达到消除弧光接地的效果。
综上所述，结合我们公司的实际情况，相比较而言，采用消弧柜来预防弧光接地过电压其效果要好于消弧线圈并实施容易。
参考文献：
[1]交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 。中华人民共和国电力工业部 ，DL/T620—1997.
[2]《中性点不接地和消弧线圈接地电力系统中单相接地引发相间短路的探析》，许颖 ，中国电力科学研究院,2004.1.
[3]《10KV系统中性点不同接地方式下工频弧光过电压的仿真研究》，2008年中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集，东北电力大学电气工程学院.
论文作者:刘红俊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
标签：过电压论文; 弧光论文; 单相论文; 电流论文; 弧线论文; 故障论文; 电弧论文; 《电力设备》2018年第13期论文;