探討小接地電流系統內部過(guò)電壓預防
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摘要：本文對小接地電流系統的概念及產(chǎn)生過(guò)電壓的機理進(jìn)行了介紹，并對小接地電流系統內部過(guò)電壓帶來(lái)的危害與預防措施進(jìn)行了探討。通過(guò)分析發(fā)現，小接地電流系統內部產(chǎn)生過(guò)電壓后，會(huì )對系統內的電氣設備產(chǎn)生故障影響，還會(huì )影響系統運行的穩定性與安全性。只有針對故障產(chǎn)生的原因，找到相應的防治措施，才能保證用戶(hù)的正常用電。內部過(guò)電壓是小接地電流系統出現故障的原因之一，其具有間接的影響作用，電力系統的相關(guān)工作人員一定要重視內部過(guò)電壓的預防，提出具有可行性的建議。
關(guān)鍵詞：小接地;內部過(guò)電壓;預防;電力系統
小接地電流系統是電力系統中常見(jiàn)的類(lèi)型，其有著(zhù)自身的特性，比如，該系統中性點(diǎn)不直接間接，采用的是間接接地的形式，有的采用的是消弧線(xiàn)圈接地或者中阻接地。有的電力系統內部含有的設備比較多，而且負荷、對地電容也比較大，比如容易出現過(guò)電壓。本文對小接地電流系統內部過(guò)電壓的預防進(jìn)行了探討，系統可以減少過(guò)電壓帶來(lái)的危害，從而保證電力系統可以穩定的運行。
一、小接地電力系統概述
小接地電流系統是指一種特殊的電力系統，其屬于中性點(diǎn)不接地的三相系統，這種系統在運行的過(guò)程中，容易產(chǎn)生過(guò)電壓。小接地電流系統也被稱(chēng)作中性點(diǎn)間接接地系統，當有一相出現接地故障后，由于無(wú)法構成短路回路，接地故障電流與負荷電流相比，會(huì )小很多，這也是小電流接地系統名稱(chēng)的由來(lái)。在我國對小接地電流系統的劃分有著(zhù)一定標準，一般X0/X1>4～5的系統屬于小接地電流系統，其中：X0為系統零序電抗，X1為系統正序電抗。
小接地電流系統在正常運行時(shí)，電氣設備在額定電壓下是處于絕緣狀態(tài)的，只有遭到雷擊或者人為操作失誤等問(wèn)題時(shí)，才會(huì )出現故障，這時(shí)系統內局部電壓會(huì )超過(guò)額定電壓，從而造成小接地電流系統內部過(guò)電壓，會(huì )影響電氣設備的正常運行。接地或者斷線(xiàn)故障都會(huì )引起內部過(guò)電壓，而且我國電網(wǎng)改造工程的規模在不斷擴大，35KV及10KV開(kāi)關(guān)柜式設備越來(lái)越多，三相相間距離及單相對地距離的絕緣性能比較差，這會(huì )導致開(kāi)關(guān)柜內故障率增加。下面筆者對小接地電流系統內部過(guò)電壓產(chǎn)生的原因、危害及預防措施進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，以供參考。
二、小接地電流系統內部過(guò)電壓的現象及危害
當前社會(huì )，電網(wǎng)的建設在不斷加快，很多電力系統的35kv、10kv設備都采用了的戶(hù)內開(kāi)關(guān)柜式設備，與敞開(kāi)式布置相比，三相相間距離及單相對地距離的絕緣性都比較小，所以當系統內出現過(guò)電壓后，會(huì )增加柜內故障產(chǎn)生的概率，內部過(guò)電壓是導致小接地電流系統內設備出現故障的主要原因。內部過(guò)電壓并不是直接導致設備故障的原因，在系統發(fā)生單相接地或相間短路故障后，隨著(zhù)故障的延續和發(fā)展，會(huì )產(chǎn)生較大的內部過(guò)電壓，從而導致故障進(jìn)一步擴大，如果不及時(shí)處理，會(huì )損壞設備，影響整個(gè)系統的安全性，還會(huì )影響系統的正常運行。
以某電廠(chǎng)為例，該電廠(chǎng)在一年內曾多次發(fā)生過(guò)電壓，在對故障記錄進(jìn)行分析后發(fā)現，過(guò)電壓現象產(chǎn)生后，設備會(huì )出現跳閘，PT熔斷器會(huì )被熔斷，從而導致PT燒毀，這嚴重威脅了系統的正常運行，會(huì )導致設備損壞，增加了維護的成本。在對系統對地電容進(jìn)行多次測量后，相關(guān)工作人員對過(guò)電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，認為電弧接地是引起過(guò)電壓的主要原因，在測量后發(fā)現，系統內電容電流并不大，所以，間歇電弧并不是引起過(guò)電壓的原因。在進(jìn)一步調查后，技術(shù)人員發(fā)現是鐵磁諧波引起的系統內部過(guò)電壓，是由于電磁式電壓互感器飽和形成的。具體產(chǎn)生的原因分析如下：
(1)基波諧振
在對于系統每次出現過(guò)電壓的數據進(jìn)行研究后發(fā)現，17Hz的分頻電壓一般都很高，而且會(huì )燒斷PT保險，技術(shù)人員需要從PT入手，對過(guò)電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。在本文的案例中，PT是電磁式，而且會(huì )產(chǎn)生中性點(diǎn)位移的現象，過(guò)電壓會(huì )出現在電磁式電壓互感器的母線(xiàn)上。
(2)諧波諧振
由于鐵芯的磁通飽和會(huì )引起電流、電壓波形的畸變，即產(chǎn)生了諧波，使上述諧振回路還會(huì )對諧波產(chǎn)生諧振。當線(xiàn)路很長(cháng)，互感器的勵磁電感很大，致使回路的自振頻率很低，有可能發(fā)生分次諧振(通常是1/2次)。其一般出現在水輪機、循環(huán)水泵等遠方設備啟、停及故障時(shí)。當線(xiàn)路短，或者互感器的勵磁電感很小(例如互感器的鐵芯質(zhì)量很差或電網(wǎng)中有多臺電壓互感器)，使自振頻率很高，就有可能產(chǎn)生高次諧波諧振過(guò)電壓。兩者的表現形式都是三相對地電壓同時(shí)升高，但是在分次諧波諧振時(shí)過(guò)電壓具有忽高忽低作低頻擺動(dòng)的特點(diǎn)。
三、小接地電流系統內部過(guò)電壓的預防措施
為了限制和消除小接地電流系統內部的過(guò)電壓，可采取下列措施：
3.1選用勵磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。另外，將兩個(gè)特性相同的電壓互感器串聯(lián)使用，以使互感器工作在非飽和區，只要互感器柜尺寸允許，也不失為一種良好的方法。
3.2在電磁式電壓互感器的開(kāi)口三角形繞組中加裝阻尼電阻R≤0.4xT(xT為互感器在額定線(xiàn)電壓作用下?lián)Q算到低壓側的單相繞組勵磁感抗)，可消除各種諧振的影響。對于35 kV及其以下的電網(wǎng)一般要求R值為幾歐至幾十歐。如果將阻尼電阻長(cháng)期接在開(kāi)口三角形繞組中，則由于其容量的限制，阻值不能過(guò)小。否則，當系統內發(fā)生持續性單相接地故障時(shí)，在開(kāi)口三角形繞組兩端將出現100V工頻零序電壓，從而使互感器嚴重過(guò)載。為此，最好采用一種非線(xiàn)性電阻，其冷態(tài)電阻僅幾歐，而在100V工頻電壓作用時(shí)，經(jīng)過(guò)2～3s后電阻值將緩慢上升到100Ω左右，做到既保證可靠消諧，又能滿(mǎn)足互感器的容量要求。這樣的消諧阻尼器國內已有生產(chǎn)并投入試運行。
3.3個(gè)別情況下，可在母線(xiàn)上加裝一定的對地電容，使xT<0.01，壓變諧振也就不能發(fā)生。
3.4前述現象中，多數發(fā)生的是分頻過(guò)電壓，這里介紹一種中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈或電阻接地消除分頻過(guò)電壓的方法。當中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地時(shí)，弧光接地過(guò)電壓的倍數相近，并都不高于2.5Ux。就鐵磁諧振而言，由于消弧線(xiàn)圈的電抗值或中性點(diǎn)的電阻值遠小于PT的勵磁阻抗，因而穩住了系統的中性點(diǎn)電位，從根本上消除了鐵磁諧振過(guò)電壓。目前國內經(jīng)電阻接地系統發(fā)生故障較多，所以一般不選用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方法。
四、結語(yǔ)
綜上所述，小接地電流系統內部產(chǎn)生過(guò)電壓與其自身的特性有著(zhù)較大的關(guān)系，在產(chǎn)生過(guò)電壓后，會(huì )增加系統內設備出現故障的概率，相關(guān)工作人員必須采取有效的措施進(jìn)行處理。變電站出現諧振問(wèn)題后，技術(shù)人員可以利用故障錄波器或者指針式電壓對系統內的電壓進(jìn)行監視，然后采用投入消弧線(xiàn)圈的方式破壞諧振。小電流接地系統中間歇電弧是引起過(guò)電壓以及諧振電壓的原因之一，為了預防系統出現過(guò)電壓，必須了解過(guò)電壓產(chǎn)生的原因，然后制定出切實(shí)可行的方案，從而消除過(guò)電壓，降低設備故障率。
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