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(tǒng)弧光接地給電器設備帶來的危害而研制的最新專利技術(shù)產(chǎn)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(guān)鍵詞：消弧 過電壓 kwx 限制措施

1、中性點非直接接地系統(tǒng)弧光接地過電壓的危害

　　1.1弧光接地的產(chǎn)生

　　①固體絕緣設備的增多降低了系統(tǒng)承受過電壓的能力

　　隨著我國電網(wǎng)的發(fā)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(nèi)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(chǎn)生過電壓。這種過電壓，主要產(chǎn)生在相間，一般為額定相電壓的3～4倍。

　　③內(nèi)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(guī)定，220kv及以下的系統(tǒng)以雷電過電壓作為防護重點。對于3～35kv的中壓系統(tǒng)，大多數(shù)場合還在采用傳統(tǒng)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(nèi)部過電壓設計。而且避雷器接在相對地之間，對發(fā)生在相與相之間的操作過電壓，根本起不到限制作用。

　　在內(nèi)部過電壓的長期持續(xù)作用下，聚乙烯交聯(lián)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(huán)節(jié)，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(chǎn)生弧光接地的外部原因。

　　1.2弧光接地過電壓的產(chǎn)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(tǒng)發(fā)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(tǒng)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(wǎng)， 絕緣擊穿或電弧重燃時過渡過程中的高頻電流，可達數(shù)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(tǒng)，我國現(xiàn)行規(guī)程籠統(tǒng)地規(guī)定允許帶單相接地故障運行2小時，并未區(qū)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(xù)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(huán)節(jié)造成對地擊穿，進而發(fā)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(fā)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(xù)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(jié)束后，流過故障點的電弧電流只剩下穩(wěn)態(tài)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(wǎng)單相接地時的電弧電流

　　不難證明以電纜線路為主的電網(wǎng)和以架空線路為主的電網(wǎng)，當發(fā)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(wěn)態(tài)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(fā)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(wěn)態(tài)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(xiàn)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(fā)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(wěn)態(tài)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(nèi)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(jīng)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(tǒng)發(fā)生單相接地時，三相電壓是對稱的，仍然可以繼續(xù)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(wǎng)絡已不能繼續(xù)發(fā)揮作用

　　隨著城網(wǎng)改造的進行，架空線路逐步被電纜線路取代，中壓電網(wǎng)中固體絕緣的設備逐年增多，以及現(xiàn)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(yè)內(nèi)部電網(wǎng)和供電電網(wǎng)安全運行的主要因素。