单相弧光接地过电压的危害
电弧接地过电压的危害及其预防
电弧接地过电压的危害及其预防作者：刘郡樑来源：《中国科技博览》2013年第07期[摘要]电力系统的内部过电压造成的危害及损失是很大的，它直接威胁着国家财产及人身安全，文章主要介绍了弧光接地过电压问题，并针对弧光接地过电问题，并针对弧光接地过电压造成危害提出了一些预防措施，以确保煤矿供电系统安全、可靠地运行。
[关键词]过电压；危害；预防措施中图分类号：TD61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）07-0014-010前言在电力系统中，由于过电压（外部过电压和内部过电压）使电力系统的正常运行遭到破坏的事例是很多的，造成的后果也是很严重的。
因为各种电压等级的输配电线路、电机、变压器、电缆及开关设备等，在正常状态下只承受其额定电压的作用，但在异常情况下，可能由于某种原因，使电力系统产生过电压，造成上述电气设备主绝缘或匝间绝缘上的电压远远超过额定值（一般为额定电压的3倍左右），虽然时间很短（一般从几微秒至几十毫秒），但电压升高的数值可能很大（最大可达4倍）。
在没有防护措施或设备本身绝缘水平较低时，将使设备的绝缘被击穿，造成供电处于瘫痪状态。
过电压分为外部过电压（指大气过电压）和内部过电压。
外部过电压又可分为直击雷过电压和感应雷过电压，内部过电压则可分为操作过电压、弧光接地过电压和电磁谐振过电压等。
不论是那种过电压，其危害性都比较大。
下面就弧光接地过电压问题谈一下个人初浅认识，并提几条预防措施。
1弧光接地过电压问题一般来说，过电压的产生都是由于电力系统的电磁能量发生瞬间突变所引起的。
对于弧光接地过电压，是由于在中性点不接地系统发生单相接地的间歇性电弧引起的电磁能量的突变产生的。
在正常情况下，发生单相金属接地，将引起健全相的工频电压升到Umx（Umx为电路振荡时电源电压的瞬时值），否则，如果这种接地是通过不稳定的电弧接地，即电弧间歇性的熄灭重燃产生振荡时，则在电网的健全和故障相都将产生过电压。
10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法示范文本
10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法示范文本使用指引：此管理制度资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。
1 事故情况简介近几年，随着城网的迅速发展，电缆线路的比例逐年增多，导致对地电容电流剧增。
由于10～35kV系统单相接地引发的电网事故愈来愈多，由此带来的经济损失和社会影响也越来越大。
仅就北京供电局1998年7～10月的统计发现，由于10kV系统单相接地而引发的事故便达4起，有的造成全站停电，影响重要用户供电，有的造成主变压器损坏、开关柜烧毁和避雷器爆炸等，简要情况如下：(1)1998年7月6日，北京肖庄35kV4号母线34路B相发生单相接地，故障持续1h后，引发301开关内附CT主绝缘击穿，开关爆炸起火，1号主变差动跳闸。
2号主变在自投过程中经受一次出口短路冲击，由于有载调压开关重瓦斯继电器因振动动作，2号主变也掉闸，造成全站负荷停电。
(2)1998年7月21日，北京北土城站10kV5号母线发生单相接地，在查找故障线路的操作过程中，把5号母线单相接地故障接到了3号母线上，引起211开关爆炸，并造成一台进口全密封110kV、31.5MVA主变压器因出口短路而损坏。
单相弧光接地过电压
单相弧光接地过电压随着电⼒系统的逐渐增容和发展，电⽹中的各种过电压发⽣机率越来越⾼，每⼀次的过电压都对电⽓设备的安全运⾏造成直接的、严重的威胁，⽽且每发⽣⼀次过电压就会对电⽓设备的绝缘造成⼀次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到⼀定程度时，会造成电⽓设备损坏，甚⾄是造成局域电⼒⽹络发供电中断或是受损。
2. 单相弧光接地过电压的形成机理对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析⽅法很多，对于电⽹中性点不接地系统，电⼒电缆在其相间和相地间都有等效电容。
经计算表明,发⽣单相弧光接地时过电压的最⼤值将达到：Umax=1.5Um+（1.5Um–0.7Um）=2.3Um单相弧光接地的过电压瞬时幅值最⼤可以达到20.4KV。
如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产⽣的过电压倍数将远远⼤于2.3倍。
根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进⾏了实测，其结果显⽰，过电压幅值⾼达正常相电压幅值的3～3.5倍。
在系统发⽣单相接地时，都产⽣了较⾼的过电压，才会引起避雷器放电。
强烈的过电压使相间空⽓绝缘被击穿，形成相间弧光短路，⾄于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y3W-10/31.5）和产品质量⽋佳（受潮），再加上弧光短路产⽣的⾼能热量加剧了避雷器的爆炸。
由此可见如此⾼的过电压⼀旦产⽣就将会在电⼒⽹络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电⽓设备。
发电机接地电流已远远⼤于5A，才会造成发电机定⼦铁芯熔化，即与发电机有电⽓连接的电⼒⽹络的单相接地电流已⼤⼤超过了5A。
3 单相弧光接地产⽣的原因从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电⼒系统安全、稳定和可靠运⾏的最主要和最直接因素。
⽽中性点的接地⽅式，直接影响到单相弧光接地的产⽣和限制⼒度。
根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV电⼒系统普遍采⽤中性点不接地⽅式，这是因为在早期的电⼒⽹中，电⼒电缆采⽤量不⼤，系统的单相接地电容电流并不⼤。
10kV配网单相弧光接地故障及调度处理建议-5页文档资料
10kV配网单相弧光接地故障及调度处理建议1 故障现象及分析在2000年2月份，某供电公司出现了变电站母线接地的故障，测试仪器上显示母线上出现过电流的情况并且开关进行自动分闸。
当开关重新合闸之后，母线上出现了较大范围的电压的波动，波动的范围在17～207V 之间，故障显示线路中有不间断的接地信号以及所引发的复位信号，并且由此出现了变电站母线的中性点出现接地信号、位移过限和其他故障信号等。
这种单相电弧接地的故障在电网实际运行的过程中较为多见，通过对于该故障的研究分析发现单相电弧接地故障具有以下特点：（1）在具有小电流的配电网系统中最容易发生单相电弧接地故障；（2）电路中的线缆部分最容易发生此类故障；（3）在故障出现的过程中线路上会出现电压的波动频率和电压的谐波分量有关；（4）如果该小电流系统接入了消弧线圈，那么主要体现的问题是线圈位移过限以及出现相应的设备故障；（5）在出现单相电弧接地故障的过程中一般都伴随着过电压以及相关的故障。
2 单相弧光接地故障仿真图1 单相电弧接地故障通过上述对于单相电弧接地故障的介绍，可以利用仿真软件来对单相电弧接地故障进行如图1所示的模拟。
通过对于该故障进行仿真分析可以知道，出现单相电弧接地故障之后，在不间断的接地的过程中，线路上会出现大量的谐波，电压的波动也会随着单相电弧接地次数的增加而波动的范围增大。
图1很好地模拟了单相电弧接地故障所引发的电压信号的变化。
3 单相弧光接地故障起因分析电缆线路的增多会使得由于单相电弧接地故障所导致的过电流和过电压增大，使得系统绝体的比例也有所增加，在发生单相电弧接地故障的过程中会由于电压和电流的波动产生对线缆的影响。
在线缆的绝缘部分的损伤累加到一定程度的时候，在电网系统中就会出现过电压造成单相电弧接地的情况。
以某变电站为例来对该单相电弧接地故障进行分析，考虑到城市的建设和对于环境的影响，在城区会架设大量的电缆。
电缆长度的增加使得在电网系统中每出现一次过电压就会造成单相电弧的接地故障，这会对线缆造成一定程度的损伤，在这种情况下发生剧烈的单相电弧接地故障的概率就大大增加。
单相接地电流的危害及治理
浅谈单相接地电容电流的危害及治理摘要：煤矿供电为一级供电，是中性点不接地的高压电网。
井下线路长，负荷大，供电系统复杂，接地电容电流大，电缆设备老化带来接地现象时有发生，接地点电弧不能自行熄灭，持续电弧接地对整个电网绝缘都有很大的危害，甚至引起瓦斯煤尘爆炸，单相接地电容电流的治理事在必行，目前治理单相接地电容电流的方法就是消弧线圈减小接地电容电流。
关键词：中性点供电系统接地电容电流1.单相接地电容电流的危害中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在四个方面：1.1、弧光接地过电压危害当电容电流过大，接地点电弧不能自行熄灭，出现间隙性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电压的3~5倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几个小时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。
1.2、造成接地点热破坏及接地网电压升高单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入接地网后由于接地电阻的原因，一相电压为0，两外两项增高3倍，使整个接地网电压升高，危害人身安全。
1.3、交流杂散电流危害电容电流流入大地后，在大地中形成杂散电流，该电流可能产生火花，引燃瓦斯煤尘爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并且腐蚀水管，气管等。
1.4、接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸电火花和电弧会使绝缘材料、木支架及瓦斯煤尘等引燃，造成火灾。
导体连接部分接触不良，接触电阻增大，通过电流时造成局部温度升高往往是引起火灾的重要原因。
电缆接线盒和电缆头因封固工艺质量不高，留有气隙，当潮气侵入后，通电时受热气体膨胀引起爆炸事故，并酿成火灾。
电气设备的绝缘油在潮湿环境下使用，油中吸收水份，绝缘性能下降，可能发生相间短路，造成油燃烧，绝缘油在电弧作用下，能分解出含氢的混合气体在高温下能引起爆炸。
井下照明白炽灯覆盖煤尘，散热不良，温度升高，导致煤尘点燃造成火灾。
2．单相接地电容电流治理2.1补偿系统的分类早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。
弧光接地过电压的产生及防治措施
弧光接地过电压的产生及防治措施1 弧光接地过电压的产生单相弧光接地引起的过电压主要发生在中性点不接地的配电网中。
若系统较小，线路较短时，流经接地故障点的接地电流也不大，许多临时性的单相弧光接地故障(如雷击、鸟害等)，故障过后一般能够迅速熄弧，系统也很快恢复正常。
但是随着系统的发展和电压等级的升高，线路的增长和工作电压的升高，单相接地故障电流也随之增大，以致许多弧光接地故障变得不能自动熄灭。
当接地故障电流又不至于大到形成稳定电弧的程度，就可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态。
这种间歇性电弧现象引起了电力网运行状态的瞬息改变，因为接地时非故障相电压的突然升高而电弧熄灭时电压又会降低，在这两相的对地电容和线路电感之间存在一个充放电过程，亦即在电容上的电场能量重新分配的过程中会出现电磁能量的振荡。
从而在非故障相以及故障相中产生遍及全系统的严重的暂态过程过电压，这就是弧光接地过电压。
当中性点非直接接地系统发生单相金属性接地时，非故障相电压幅值可达√3倍相电压。
当发生间歇性弧光接地时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，实测表明非故障相的过电压幅值最高可达3.5倍相电压。
2 弧光接地过电压的抑制方法间歇性弧光接地引起的弧光接地过电压是电气设备绝缘的主要威胁之一。
弧光接地过电压作用时间一般较长，且遍及整个电网，若不及时采取措施，可能危及设备绝缘，引起相间短路，使事故扩大。
大量的运行经验表明，在发生单相间歇性弧光接地时，系统运行几秒钟最多几分钟后故障就会扩大。
弧光接地过电压对电力系统的危害主要表现在以下几个方面：①随着我国电网的发展，具有固体绝缘的电缆电路在城市电网所占的比重越来越大。
固体绝缘不具有自恢复性，且对不完全击穿具有积累效应，故当系统发生单相弧光接地时，在最高可达3.5倍过电压的持续作用下，造成电气绝缘的积累性损伤，容易在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
电弧接地过电压的危害与防治措施
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电弧接地过电压的危害与防治措施
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的故障形式 & 我国 "#7. %%$7. 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 "!# 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 &
弧光接地
单相弧光接地过电压的分析和防范1. 前言随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。
2. 单相弧光接地过电压的形成机理对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于电网中性点不接地系统，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容。
经计算表明,发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：U max=1.5U m+（1.5U m–0.7U m）=2.3U m单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV。
如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。
根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进行了实测，其结果显示，过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。
在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。
强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y3W-10/31.5）和产品质量欠佳（受潮），再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。
由此可见如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。
发电机接地电流已远远大于5A，才会造成发电机定子铁芯熔化，即与发电机有电气连接的电力网络的单相接地电流已大大超过了5A。
3 单相弧光接地产生的原因从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。
而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。
根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的电力网中，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。
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单相弧光接地过电压的危害
我国3一35kV(含66kV)的电网大多采用中性点不接地的运行方式。
此类电网在发生单相金属性直接接地时，非故障相对地电压将升高到线电压，三相线电压量值不变，且仍具有120。
的相位差，三相用电设备的工作并未受到影响，因而不影响电能的正常传输。
所以国家标准规定这类电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运
行，提高了该类电网的供电的可靠性。
现有的运行规程规定，中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，允许运行两小时，但规程未对“单相接地故障”的概念加以明确界定。
如果单相接地故障为金属性接地，则故障相的电压降为零，其余两健全相对地电压升高至线电压，这类电网的电气设备在正常情况下都应能承受这种过电压而不损坏。
但是，如果单相接地故障为间歇性弧光接地，则会在系统中产生达3.5倍相电压峰值的过电压，这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
在间歇性电弧接地暂态过程中，实际系统会形成多频振荡回路，不仅会产生高幅值的相对地过电压，而且还可能出现高幅值的相间过电压，使相间绝缘弱点闪络，发展成为相间短路事故。
随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造，城市、农村的配电网必定向电缆化发展，系统对地电容电流在逐渐增大，弧光接地过电压问题也日益严重起来。
为了解决上述问题，不少电网采用了谐振接地方式，即在电网中装设消弧线圈，当系统发生单相弧光接地时，利用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿，使流经故障点残流减小，从而达到自然熄弧。
实际运行经验证明，中性点经消弧线圈接地的电网，由单相弧光接地过电压造成的设备损坏及影响系统运行安全的事故仍时有发生。
其原因是由于电网运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。
甚至在某些情况下，因消弧线圈的存在，电弧重燃可能在恢复电压最大这一最不利时刻才发生，使弧光接地过电压升n。
随着城乡电网的发展以及生产、生活对供电可靠性的要求越来越高，每次绝缘事故造成的危害及波及面势必增加，为此我公司开发出了GGX日G智能消弧综合保护装置乒降中性点非有效接地电网的相对地及相间过电压限制在电网安全运行的范围之内，彻底解决各种过电压对设备及电网安全运行的威胁，提高这类电网的供电可靠性。
装置的组成及功能GGX 日G智能消弧综合保护装置就是本公司为了迅速消除中性点非有效接地电网弧光接地及谐振过电压给电气设备带来的危害而研制的最新技术产品，其原理如图1所示。
它主要有以下七个部件组成: 系统母线
大容量Zn0非线性元件组成的组合式过电压保护器(TBP)
TBP三相组合式过电压保护器与现有的各种过电压保护器相比，其保护值较低，有
较高的承受暂时过电压的能力，能在后续保护装置动作前，对系统出现的高幅值弧
光接地起始的暂态过电压进行有效的限制，是本装置中限制各类过电压的第一器件，主要用来限制大气过电压和操作过电压。
2.分相控制的高压真空接触器(JA, JB, JC)
分相控制的高压真空接触器是由三只操作回路相互闭锁的单相真空交流接触器组成，分别接于系统三相母线和地之间。
在系统正常时，均处于开断状态，不会对系统的正常运
行产生任何影响;系统发生单相电弧接地时，真空接触器根据微机控制器的指令合分，将故障相母线直接接地，从而完成对弧光接地过电压限制。
3.分相阻容吸收器(R-C)
分相阻容吸收器是由三组电阻电容串联组成的R-C吸收装置组成，并联接于分相控制的高压真空接触器两端，限制吸收系统出现的高频过电压。
当系统发生间歇性弧光接地时，在消弧接触器动作前将弧光接地过电压限制在安全范围GGX日G智能消弧综合保护装置内;在消弧接触器分闸退出时，限制故障相恢复电压幅值及上升速度，使故障点不会因操作真空接触器引起过电压而重燃，从而大大提高装置消除瞬时性接地故障的成功率。
4.多功能微机控制器(ZK)
多功能微机控制器是本装置的技术核心部件，采用美国microchip公司新一代芯片，工作稳定可靠;采用先进的开关电源供电，抗干扰能力强;具有测量、显示、运算、通讯和控制功能。
它根据电压互感器TV提供的三相电压Ua.Ub. Uc和开口三角电压UO的瞬时值的变化，判定接地的性质和接地相，发出相应的指令控制高压真空接触器的接通、断开。
同时采集各条线路的零序电流，采用多重数据来进行选线。
5.高压限流熔断器(FU)
高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，用来防止短路事故，具有开断迅速、开断容量大的特点。
6.电压互感器(TV)
用于将系统的一次高电压转换为微机控制器可处理的二次低电压，供监测及采样。
7.高压隔离开关(QS)
用于本装置安装和维护时的投切。
装置的基本工作原理
当系统出现高幅值的工频过电压时，组合式过电压保护器TsP首先投入工作，将系统过电压限制在电气设备绝缘允许的安全范围内;当系统出现的过电压幅值较低时，分相阻容吸收器R-C工作，吸收高频过电压，对设备提供弱绝缘保护。
当系统发生单相接地时，微机控制器ZK对电压互感器提供的三相电压Ua. Ub. Uc和开口三角电压UO的信号进行计算处理，判断接地性质和接地相，并进行如下处理:
如果发生的故障是间歇性电弧接地，微机综合控制器中的消弧单元在判定接地的相别后，令故障相的高压真空接触器闭合，使系统由不稳定性的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地，故障相电压降为零，电弧消失。
数秒钟后，再令接地的高压真空接触器断开，这时并联的电阻电容吸收器R-C工作，限制故障相电压的恢复速度和幅值，避免接地点因过电压而重燃，若故障消失，说明这一电弧接地故障是因过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行。
如果接触器断开后，系统再次在原故障相出现稳定电弧接地，装置认定此故障为永久性的接地故障，于是再次闭合故障相的高压真空接触器，等待值班人员处理。
微机控制器的选线单元同时采集零序电流信号进行计算，判断，选出故障线路。
如果发生的故障是金属性的直接接地故障，装置可根据用户要求将故障相母线直接接地，减少流过故障点的电流，发出指示信号，等待值班人员或微机选线处理。
如果发生的故障是TV断线故障，装置只发出指示信号，等待值班人员处理。
装置的主要特点
t、大幅度提高电力系统的安全稳定运行水平
可将各类过电压限制到较低的电压水平，使因过电压引起的绝缘事故及连发事故大为减少。
2、具有完善的过电压保护功能
可保护大气过电压、操作过电压以及弧光接地过电压，其限制弧光接地过电压的功能比装设消弧线圈更好、更完善，安装本装置后，原来按设计规范要求应装设消弧线圈的系统可以不再装设。
3、改善电网的运行条件
由于消除了这类电网中原作用时间长的弧光接地过电压，使金属氧化锌避雷器(MOA)发生事故的机率大为降低。
4、可替代独立的小电流选线装置和微机消谐装置，高压开关柜屏面设计，方便工作人员操作。
5、选型简单，使用方便
本装置消弧和过电压保护的机理与电网的单相接地电容电流大小无关，因而其保护性能不受电网运行方式的改变和电网扩大的影响，在大网小网中均可使用。
6、结构简洁、安装方便
整个装置组成一台高压开关柜可替代原电压互感器柜，结构简单，体积小，安装、调试方便，不再另外占地，既适用于变电站，也适用于发电厂的高压厂用系统，既适用于新建站，也适用于老站的改造，原装有消弧线圈的系统，加装本装置，保护更完善。