第四节 断续电弧接地过电压

高电压技术 内部过电压

第四节 断续电弧接地过电压

发展过程 防护措施

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中性点不接地电网中的单相接地电流(电容电流)较大， 接地点电弧将不能自熄，而以断续电弧的形式存在，就 会产生另一种严重的操作过电压——断续电弧接地过电 压

一、发展过程这种过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间 有关。存在两种熄弧时间： 电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭 电弧要等到工频电流过零时才能熄灭

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下面以工频电流过零时熄弧的情况来说明这种过电压 的发展机理： 作如下简化：1)略去线间电容的影响；2)设各 相导线的对地电容均相等，即C1=C2=C3=C。就 可得如图9-12(a)所示的等值电路。

设接地故障发生于A相，而且是正当 U A 经过正幅值 时发生，这样A相导线的电位立即变为零，中性点电 位 U N由零升至相电压，即 U N = U A ,B、C两相的对地 U 电压都升高到线电压U BA 、 CA 。

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流过C2和C3的电流 I 2 和 I 3 分别较 UBA 和U CA超前90º, 其幅值为

I 2 = I 3 = 3ωCU

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因为 I 2 与 I 3在相位上相差60º,所以故障点的电流幅值 为

I C = 3I 2 = 3ωCU ∝ U n lU n —电网的额定电压

l

—线路总长度

C —每相导线的对地电容

C0 —单位长度的对地电容由此可知:1)流过故障点的电流是线路对地电容所引 起的电容电流 2)故障电流的大小与电网额定电压和 线路总长度成正比

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如以uA,uB,uC代表三相电源电压；以u1,u2,u3代表 三相导线的对地电压，即C1、C2、C3上的电压，则通过 分析可得如下图所示的过电压发展过程。

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电弧的燃烧和熄灭会受到发弧部位的周围媒质和大气 条件等的影响，具有很强的随机性质，因而它所引起 的过电压值具有统计性质。 按工频电流过零时熄弧的理论所作的分析结论是：1) 两健全相的最大过电压倍数为3.5;2)故障相上不存在 振荡过程，最大过电压倍数等于2.0。 长期以来大量试验研究表明：故障点电弧在工频电流 过零时和高频电流过零时熄灭都是可能的。一般来说， 发生在大气中的开放性电弧往往要到工频电流过零时 才能熄灭；而在强烈去电离的条件下，电弧往往在高 频电流过零时就能熄灭。

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二、防护措施对付这种过电压，最根本的防护办法就是不让断续电 弧出现，可以通过改变中性点接地方式来实现。

(一)采用中性点有效接地方式

这时单相接地将造成很大的单相短路电流，断路器将立 即跳闸，切断故障，经过一段短时间歇让故障点电弧熄 灭后再自动重合。如能成功，可立即恢复送电；如不能 成功，断路器将再次跳闸，不会出现断续电弧现象。

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(二)采用中性点经消弧线圈

接地方式

采用中性点有效接地方式虽然能解决断续电弧问题， 但每次发生单相接地故障都会引起断路器跳闸，大大 降低了供电可靠性。 当单相接地流过故障点的电容电流不大时，不能 IC 维持断续电弧长期存在，因而可采用中性点不接地的 方式；当电网的电容电流 达到一定数值时，单相接 地点的电弧将难以自熄，需要装设消弧线圈来加以补 偿，方能避免断续电弧的出现。

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关于消弧线圈的应用场合，我国标准有如下规定： (1)对于35kV和66kV系统，如单相接地电容电流 I C 不超过10A时，中性点可采用不接地方式；如 I C 超过 上述容许值时(10A),应采用经消弧线圈接地方式； (2)对于不直接与发电机连接的3~10kV系统， 的容 IC 许值如下： 1)由钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成者：10A 2)由非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成者： 3kV、6kV-30A;10kV-20A 3)由电缆线路构成者：30A

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(3)对于与发电机直接连接的3~20kV系统，如 I C 不 超过表9-2所示容许值，其中性点可采用不接地方式； 如超过容许值，应采用经消弧线圈接地方式。

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消弧线圈是一只具有分段铁心、电感可调的电抗器，接 在电网中性点与大地之间。 全补偿时的电感值为1 L= 2 ω 3C

消弧线圈的运行主要就是调谐值的整定。在选择消弧线 圈的调谐值(即L值)时，应满足下述两方面的基本要求： (1)单相接地时流过故障点的残流应符合能可靠地自动 消弧的要求； (2)在电网正常运行和发生故障时，中性点位移电压 都不可升高到危及绝缘的程度。

UN实际上，这两个要求是互相矛盾的，因而我们只能采取 折衷的方案来同时满足两方面要求。

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小 结一般来说，发生在大气中的开放性电弧往往要到工频 电流过零时才能熄灭；而在强烈去电离的条件下，电 弧往往在高频电流过零时就能熄灭。 电弧的燃烧和熄灭会受到发弧部位的周围媒质和大气 条件等的影响，具有很强的随机性质，因而它所引起 的过电压值具有统计性质。 对付断续电弧接地过电压的防护措施有：采用中性点 有效接地方 …… 此处隐藏：173字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……