摘要：消弧及過電壓保護裝置（簡稱kwx），是為了迅速消除中性點非直接接地系統弧光接地給電器設備帶來的危害而研制的最新專利技術產品。裝置主要由三相組合式過電壓保護器dcb、可分相控制的高壓真空接觸器jz、微機控制器、高壓限流熔斷器組件fu及帶有輔助二次繞組的電壓互感器pt等組成。

關鍵詞：消弧 過電壓 kwx 限制措施

1、中性點非直接接地系統弧光接地過電壓的危害

　　1.1弧光接地的產生

　　①固體絕緣設備的增多降低了系統承受過電壓的能力

　　隨著我國電網的發展，具有固體絕緣的電纜線路逐漸取代架空線路。由于固體絕緣擊穿的積累效應，在3～4倍的內部過電壓作用下，局部放電會造成絕緣的積累性損傷。

　　②真空斷路器的大量采用使操作過電壓的概率大大提高

　　由于真空斷路器很強的滅弧能力，在電弧過零點之前被強行截斷。截流后電感中的磁能在向雜散電容充放電的振蕩過程中，產生過電壓。這種過電壓，主要產生在相間，一般為額定相電壓的3～4倍。

　　③內部過電壓得不到有效限制使絕緣壽命大大降低

　　按照國標gb311.1的規定，220kv及以下的系統以雷電過電壓作為防護重點。對于3～35kv的中壓系統，大多數場合還在采用傳統的避雷器來限制過電壓。避雷器的放電電壓為相電壓的4倍以上，按躲過內部過電壓設計。而且避雷器接在相對地之間，對發生在相與相之間的操作過電壓，根本起不到限制作用。

　　在內部過電壓的長期持續作用下，聚乙烯交聯電纜等固體絕緣設備的運行壽命大大降低，形成絕緣的薄弱環節，導致對地擊穿。

　　④雷擊、鳥害、斷線、樹枝等外力破壞以及閥式避雷器放電等，是產生弧光接地的外部原因。

　　1.2弧光接地過電壓的產生

　　形成弧光接地過電壓的基礎是間歇性電弧。當中性點非直接接地系統發生單相間歇性弧光接地（以下簡稱“弧光接地”）故障時，由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導致系統對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容回路上引起高頻振蕩過電壓。對于架空線路，過電壓幅值一般可達3.1～3.5倍相電壓。

　　以電纜線路為主的供電電網， 絕緣擊穿或電弧重燃時過渡過程中的高頻電流，可達數百安培甚至上千安培。高頻電流過零點電弧熄滅的可能性大大提高，電纜線路弧光接地時，非故障相的過電壓可達4～71倍。

　　1.3弧光接地過電壓的危害

　　①高幅值的過電壓加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞

　　對于中性點非直接接地系統，我國現行規程籠統地規定允許帶單相接地故障運行2小時，并未區分是架空線路還是電纜線路，也沒有明確是弧光接地還是金屬接地。在高幅值的弧光接地過電壓的持續作用下，加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞。最終在非故障相的絕緣薄弱環節造成對地擊穿，進而發展成為相間短路事故。

　　②弧光接地過電壓導致燒pt或保險熔斷

　　普通的電壓互感器飽和點一般為1.6～1.8倍，在弧光接地過電壓作用下，使電壓互感器嚴重飽和，激磁電流劇烈增加。另一方面，電壓互感器飽和，也很容易激發鐵磁諧振，導致電壓互感器過載。上述兩種情況，都將造成電壓互感器燒毀或高壓保險熔斷。

　　③ 弧光接地過電壓導致避雷器爆炸

　　弧光接地時，過電壓的能量由電源提供，持續時間較長，能量很大。當過電壓的能量超過避雷器所能承受的400a 2ms的能量指標時，就會造成避雷器的爆炸事故。

2、弧光接地時電弧對故障點的破壞

　　2.1 弧光接地時流過故障點的電弧電流

　　弧光接地或電弧重燃的瞬間，已充電的相對地電容將要向故障點放電，相當于rlc放電過程。放電電流為：

　　過渡過程結束后，流過故障點的電弧電流只剩下穩態的工頻電容電流，其有效值為：

　　i=3uω0c

　　瞬時值為：

　　流過故障點的綜合電弧電流為：

　　2.2 不同電網單相接地時的電弧電流

　　不難證明以電纜線路為主的電網和以架空線路為主的電網，當發生單相電弧接地時，電弧電流具有如下特征：

　　① 電纜線路的穩態工頻電弧電流是架空線路的25～50倍；

　　② 電纜線路的高頻電弧電流是架空線路的十倍以上 ；

　　③ 架空線路的接地電弧較長，高頻電弧電流衰減較快。

　　2.3 單相接地電弧電流對架空線路的破壞

　　由于高頻電流較小，且衰減較快，發生單相接地時，電弧電流對故障點的破壞程度，主要取決于穩態的工頻電容電流。正因為這樣，幾十年來，人們一直把工頻電容電流當作單相接地時的電弧電流。

　　單相接地時的電弧電流對故障點的破壞，主要表現在：

　　① 燃弧點的溫度高達5000k以上，將會燒傷導線，甚至導致斷線事故。

　　② 若電弧不能很快熄滅，則在風吹、電動力、熱氣流等因素的影響下，將會發展成為相間弧光短路事故。

　　2.4 單相接地電弧電流對電纜線路的破壞

　　① 由于電纜線路的穩態工頻電容電流比架空線路大很多，而過渡過程中的高頻電流更大，電弧電流對故障點的破壞程度遠比架空線路嚴重得多；

　　② 電纜線路的相間距離很短，電弧燃燒時將直接破壞相間絕緣，以致于在幾分鐘之內就會形成相間短路事故。

3、我國限制弧光接地過電壓的措施分析

　　3.1消弧線圈的作用

　　① 消弧線圈曾經對提高3～35kv架空線路供電可靠性起到了積極的作用

　　中性點非直接接地系統發生單相接地時，三相電壓是對稱的，仍然可以繼續供電。由于消弧線圈的電感電流補償了電容電流，使得故障點的電弧能夠自行熄滅，這就大大減小了因受風吹、電動力等影響而引起直接的相間弧光短路的可能性。一旦電弧自行熄滅后，架空線路的絕緣又可以完全恢復。

　　②消弧線圈對于以電纜線路為主的供電網絡已不能繼續發揮作用

　　隨著城網改造的進行，架空線路逐步被電纜線路取代，中壓電網中固體絕緣的設備逐年增多，以及現有電纜線路隨著運行時間的加長絕緣逐漸老化。近幾年來弧光接地過電壓的問題越來越突出，以至于電纜放炮等絕緣事故成為影響企業內部電網和供電電網安全運行的主要因素。