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中性点不接地系统的接地过电压 摘要：用实例分析间歇性电弧接地过电压的发生过程及对电力系统的危害，运行人员如何应对此类故障。 关键词：中性点不接地；消弧线圈；接地过电压 中图分类号：TM711 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)07-0017-02 随着城乡电网改造，中性点接地运行方式也有较大的改变，特别是35 kV电压等级有逐步被110 kV电压等级替代的趋势。由于35 kV系统原来的中性点接地方式多为经消弧线圈接地，在一部分35 kV线路被取消后，电网结构也发生较大的变化，一段时间以内，原来的消弧线圈补偿难以达到理想的要求，有的消弧线圈被迫退出运行，使得部分35 kV系统中性点方式成为不接地运行方式。局部35 kV系统单相接地电容电流大大超过10 A，而没有消弧线圈补偿，在发生单相接地时，电弧不能有效熄灭，从而产生间歇性电弧接地过电压，一些绝缘薄弱的设备被击穿，发生两点或多点接地现象。2003年5月31日某局的35 kV系统就发生了一起这样的故障。 由于电网改造，消弧线圈补偿达不到要求，35 kV北门变电站成为独立的系统，接线见图1。 图1　35 kV变电站 2003年5月31日14点40分，35 kV北门变电站电压出现无规律波动，电压幅值最高达50.8 kV。14点56分，变电值班员报告调度35 kV A相不完全接地。各相电压分别为：UA = 3.7 kV、UB = 32.8 kV、UC = 33 kV。调度命令用拉、合断路器方法试送线路，发现#303桂钢线路接地，立即断开#303桂钢线路，接地消失。 经查线路未发现故障，晚上20点15分试送#303线路正常。20点18分，桂林钢厂变压器合上进线断路器，35 kV北门变电站电压又开始无规律波动，电压幅值最高达54 kV，并发出A相接地信号。20点21分断开桂林钢厂变压器进线断路器，此时35 kV北门变电站0351TA C相已被击穿、喷油，直至20点47分，将北门主变压器0351TA断开，接地消失。后经检查发现故障为桂林钢厂变压器的计量用TV，隔离此TV后供电正常。这是一起典型的间歇性电弧接地过电压引起的设备故障。 现以A、B两相为例分析间歇性电弧接地过电压的形成，电路图见图2。 图2　间歇性接地过电压 设A、B相的对地电压最大值为Um ，每相对地电容为C1 = C2，Ls为电源漏感，等值电路见图2（b）。 正常时，A、B相对地电压之间的相位差为120°。如果在A相发生接地故障引起电弧接地，A相的电位立即降为零，C2被电弧短接，电路发生振荡。设故障发生在A相电压最大值时刻为t1。故障前瞬间A、B相的电容电压分别为：UA(t1-) = Um ，UB(t1-) = -0.5Um 即为振荡的起始电压。/P p 一般振荡频率远大于电源频率，因此可认为电源电压不变，忽略相间电容及回路损耗，振荡可能出现的最大电压为 UBm1 = 2(-0.5Um - Um) - (-0.5Um) = -2.5Um 振荡的稳态值分别为 UA(t1+) = 0 UB(t1+) = -1.5Um 如图3，UA、UB为A、B相电源电压，U1、U2分别为A、B相电容电压。/P p 图3　电弧接地过电压形成发展过程 由于工频电流过零电弧熄灭，只可能发生在半个周波以后，因此，故障电弧将持续半个周波0.01 s，经过半个周波到达t2后电弧熄灭，B相电容电压变为1.5Um。在熄弧过程中，正常相与故障相的对地电容电荷将重新分配，直至各相电容上电压相等。这样使得中性点对地偏移一个直流电位Um 。熄弧过程中A、B相电容电压稳态值分别为 UA(t2+) = -Um + Um = 0， UB(t2+) = 0.5Um + Um = 1.5 Um/P p 再经过半个周波后到达t3 ，故障相电压将达到2 Um ，此时如果接地点绝缘还未恢复，电弧重燃，UA立即为零，电路再次出现振荡，振荡的起始电压为 UA(t3-) = 2Um ， UB(t3-) = 0.5Um 振荡过程中电压最大值可达 UBm2 = 2(0.5Um - 2Um) - (0.5Um) = -3.5Um 由以上分析可知，间歇性电弧短路在正常相上产生的过电压，可达正常相电压幅值的3.5倍，但是由于故障点绝缘恢复、相间电容的影响，并且故障也并不一定发生在电压的最大时刻，因此，过电压的倍数一般小于3.5倍，其值虽然不是很高，但是如果电网中有绝缘薄弱环节，故障未能及时发现和隔离，长时间的过电压，将会损坏设备，甚至发生两点、多点接地，造成事故。 前面提到的故障，经分析可知，35 kV北门变电站系统没有消弧线圈补偿，5月30日前35 kV线路长度为48.3 km，估算电容电流为48.3×0.116 = 5.6 A，由于电容电流较小，没有采用消弧线圈补偿，又由于