单相弧光接地的分析和防范.doc

简介：单相弧光接地的分析和防范关键字：单相弧光接地
随着10KV电力系统的逐渐增容和发展，10KV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。对于一个中性点不接地的10KV电力网络来说，其单相接地电容电流已经达到了相当的程度，处在极易产生单相间歇性弧光接地的10-30A单相接地电流区间，这对于在过电压保护比较脆弱的电网，过电压发生的机率和造成的破坏也就不言而喻。因此对于如何正确认识电网的过电压现状，对过电压采取何种有效的防范措施，以确保电网电力系统的安全、可靠和稳定运行就显得尤为重要和急迫。2故障的分析热电厂是电网的骨干网络之一。自从几个热电厂投产运行以来，电力系统的主接线就发生了极大的变化，同时在此期间各单位根据自身的生产需要，新增了相当数量的以电力电缆连接的电气设备，为此系统参数变化更大。近几年，发生过众多的电气事故，综合统计分析，在这些电气事故中有诸多故障均是由于单相接地（主要表现为单相弧光接地）产生过电压所致。在此笔者根据热电厂的电气事故情况，选取热电厂几起典型的事故在此分析，以引起我们高度关注和重视。2.1故障现象2.1.14月17日09：15分，热电厂发出10KV母线A相接地信号，紧接着（大约几秒种）热电厂10KV母线125#电容、避雷器（Y3W-10/31.5）柜发生爆炸，相关线路速断或过流保护跳闸。经检查发现，125#柜避雷器三相有强烈弧光短路灼烧痕迹，避雷器瓷套内壁和ZnO阀片同侧有明显闪络痕迹。同时与爆炸点相连接的电气部分和10KV系统其它部分未发现明显绝缘破坏，即短路后故障点的绝缘恢复良好。2.1.24月24日12：06分和12：08分，热电厂接地监视装置连续两次发出瞬时接地现象（持续时间大约在2～3second），后经检查1#发电机出口避雷器动作监测装置JS-8型计数器（其他地方无避雷器动作监测装置），其动作次数为4次。计数器表壳内发现有一定程度的残余物，既计数器有一定程度的损坏。2.1.33月20日15：30分，热电厂10KV母线绝缘监测装置发出“10KV系统接地”信号，同时发电机零序电流保护发出报警信号，紧接着1#发电机差动保护跳闸，后经检查，2#发电机定子绕组A相绝缘被击穿后造成A相绕组对定子铁芯接地，定子接地点硅钢片被局部熔化。2.1.44月09日16：50分，热电厂10KV母线绝缘监测装置发出“10KV系统接地”信号，同时发电机零序电流保护发出报警信号，紧接着2#发电机差动保护跳闸，后经检查，2#发电机定子绕组C相对定子铁芯接地。2.2故障分析2.2.2故障共性通过对上述几起事故的分析，可以发现它们都具有以下明显共性：A都是由单相接地引起。B发生事故前无雷电活动，设备运行状态良好。C单相接地的同时有明显过电压现象，接地点有电弧持续燃烧现象，接地电流较大。D发电机单相接地电流较大。由此，可以分析得出造成这几起事故的原因是单相弧光接地引起过电压，其电压幅值大大超过了绝缘材料或空气绝缘间隙所能耐受的电压幅值，并在绝缘薄弱环节击穿或使过电压保护装置（避雷器）动作。2.2.3单相弧光接地过电压的形成机理
10KV系统相当复杂，网络接线繁多，其中大部分是由电力电缆连接的，由此构成了一个庞大而又复杂的电力网络。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对10KV系统，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。从几次故障（如2.1.1事故和2.1.2故障）来看，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。对于2.1.1事故来说，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。从2.1.3事故来看，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5