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,發展過程,防護措施

　　運行經驗表明，電力系統中的故障至少有60%是單項接地故障，隨著電網的發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電網的對地電容電流超過30A，35～60kV電網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定電弧的程度，因此在故障點可能出現電弧“熄滅—重燃”的間歇現象，引起電力系統狀態瞬息改變，導致電網中電感、電容回路的電磁振蕩，系統中性點發生偏移，健全相和故障相都產生過電壓。

　　1、發展過程

　　這種過電壓的發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生在工頻電流過零的時刻下面假定電弧的熄滅發生在工頻電流過零的時刻，來說明這種過電壓的物理發展過程：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。

　　設接地故障發生于A相，而且是正當 U A 經過幅值CU 時發生，這樣A相導線的電位立即變為零，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。

　　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及以上電網大多采用中性點直接接地的運行方式。

　　2.2采用中性點經消弧線圈接地方式 采用中性點直接接地方式雖然能夠解決斷續電弧問題，但每次發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性。所以，我國35kV及以下電壓等級的配電網采用中性點經消弧線圈接地的運行方式。

　　根據補償度的不同，消弧線圈可以處于三種不同的運行狀態：

　　(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母聯開關處于熱備用狀態。35kV QS4線空載運行。

　　3.2 故障經過： 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)，

　　經檢查保護動作正確，現場人員檢查發現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，明顯有接地現象(圖5)，導致B、C相電壓升高(峰值40kV)，期間A相有不規則波動(圖6)，結合現場可判斷為0--1640ms 系統A相對地放電(在此之前有較長的間歇接地放電現象，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。

　　根據故障錄波圖和保護動作情況時間和現場分析，大概12時24分20秒系統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消弧線圈接地方式來避免類似事故的發生。

　　參考文獻：

　　[1] 文遠芳，高電壓技術 [M]，華中科技大學出版，2001年.