中性点不接地系统的接地过电压

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1、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35kV电压等级有逐步被110kV电压等级替代的趋势。由于35kV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35kV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

2、求，有的消弧线圈被迫退出运行，使得部分35kV系统中性点方式成为不接地运行方式。局部35kV系统单相接地电容电流大大超过10A，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35kV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，35kV北门变电站成为独立的系统，接线见图1。图1　35kV变电站2003年5月31日14点40分，35kV北门变电站电压出现无规律波动，电压幅值最高达50.8kV。

3、14点56分，变电值班员报告调度35kVA相不完全接地。各相电压分别为：UA=3.7kV、UB=32.8kV、UC=33kV。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，35kV北门变电站电压又开始无规律波动，电压幅值最高达54kV，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35kV北门变电站0351TAC相已被击穿、喷油，直至20点47分，将北门

4、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

5、的电容电压分别为：UA(t1-)=Um，UB(t1-)=-0.5Um即为振荡的起始电压。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+)=0UB(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。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.

6、01s，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=1.5Um再经过半个周波后到达t3，故障相电压将达到2Um，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UBm

7、2=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，35kV北门变电站系统没有消弧线圈补偿，5月30日前35kV线路长度为48.3km，估算电容电流为48.3×

8、0.116=5.6A，由于电容电流较小，没有采用消弧线圈补偿，又由于电网改造的需要，5月30日将青狮潭电厂332线路、金山变电站303线路接入，电容电流有较大的增加，考虑到变电站设备电容电流（一般为线路总电容电流的13%），估计接近15A。当35kV系统桂林钢厂变计量TV击穿发生单相接地时