不接地系统容性电流危害分析处理 - 图文

技术交流 不接地系统电网单相接地电容电流危害

处理办法

近年来，供电线路逐渐增加，高压电网的单相接地电容电流也在增大，给供电系统的正常运行带来一系列安全性和可靠性问题。随着接地电容电流的增大，降低了电缆的绝缘程度，易形成绝缘击穿从而发生两相或三相短路故障，当电网的接地电容电流增大到一定值后，接地故障点电弧便难以自熄，容易引起间隙电弧过电压。为减少安全事故发生的可能，必须对高压电网的单相接地电容电流进行准确的治理。

单相接地和电弧光故障是影响高压电网安全供电的主要因素之一，当单相接地电容电流超过一定值时，必须对煤矿高压电网的单相接地电容电流进行准确的治理。本文在分析高压电网电容电流理论准确计算基础上，应用了综合考虑电缆系数、天气系数及高压电器设备增值系数的改进的单相接地电容电流计算方法。 1 、电网单相接地电容电流的理论计算

10kV高压电网中性点不接地系统可以由图1模拟表。

图中，EA、EB、EC为电网各相相电势，C1~C4为各线路每相对地分布电容，C0为电力系统中其它线路与设备的一相对地总电容，Id?i0?i1?i2?i3?i4为电力系统单相接地电容电流。当配电网发生A相单相接地故障时，故障点的接地电容电流由式Id?3?CUA计算，其中C?C0?C1?C2?C3?C4为配电网一相对地总电容值， 为电网的相电压，大小为6000/3。从而可见，在配电网中，供电电缆长，电缆越粗，则电网的对地电容就越大，接地电流也越大。煤矿配电网中性点不接地系统单相接地故障时，有如下的故障特征：流过所有非故障线路零序电流的方向相同，故障线路零序电流方向与非故障线路相反，且故障线路电流突变的幅值大于所有非故障相的幅值，其值为所有非故障相的幅值之和。

2 、10kV供电系统单相接地电容电流的实用精确计算

通常情况下，高压电网中计算电缆和架空线路的电容电流，再加上电气设备的对地电容电流，作为电力系统总的单相接地电容电流。

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2.1 电缆对地电容电流

在10kV高压电网中，发生单相接地故障时，电缆的电容电流计算如下：

Icd?K?U?L （1）

式中； K?(95?hiS)/(2200?6S)；L为电缆的长度(km)；S为电缆芯线横截面积(mm2)；U为电缆线路的额定电压(kV)；hi为电缆截面系数，见表1，如h150?3.3。

2.2 架空线路对地电容电流

根据经验架空线路对地电容电流远小于电缆线路，煤矿10kV高压电网的架空线路均无架空地线，系统发生单相接地故障时，架空线路电容电流可由下式计算：

ILd?1.1?4.2U?L?103 (2)

式中L为线路长度(km)；U为架空线路额定线电压(kV)。

2.3电气设备对地电容电流

由经验知10kV电气设备的单相接地电容电流约为架空线及电缆对地电容电流总和的0.18倍，从而可精确计算在分列运行状态下，以各段10kV母线为电源的相对独立的煤矿高压电网单相接地电容电流。计算如下：

Id6?K1K2(?ILd??Icd) (3 )

式中 Id6为相对独立的高压电网发生单相接地故障时的电容电流；K1为天气系数。阴雨天时K1=1.05，天气晴朗干燥时K1=1；K2为电力系统中所接高压电气设备的增值系数，在10kV高压电网中 K2=1.18； ?ILd为该高压电网中所有带电运行的架空线路单相接地电容电流之和；?Icd为该高压电网中所有带电运行的电缆路单相接地电容电流之和。

3 、翔盛供电系统单相接地电容电流的计算

A、变电所10KV母线I段：地面架空线路较短可以忽略

电缆长度统计：95mm2/2.8km、185mm2/0.2km、240mm2/0.15km； 计算后容性电流为：约为15A； B、变电所10KV母线II段：

电缆长度统计：95mm2/1233m、185mm2/0.2km、240mm2/669m； 保守估算后容性电流为：约为11A； C、变电所10KV母线Ⅲ段：

电缆长度统计：95mm2/6530m；

保守估算后容性电流为：约为29A； D、硫酸厂变电所：

电缆长度统计：95mm2/1260m； 保守估算后容性电流为：约为6A；

4、中华人民共和国电力行业标准

3kV～10kV不直接连接发电机的系统当单相接地故障电容电流不超过下列数值时，应采用不接地方式；当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式接地，或强制消弧措施；

a)3kV～10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统，10A。

b)3kV～10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统，当电压为：

1)3kV和6kV时，15A； 2)10kV时，10A。

3)3kV～10kV电缆线路构成的系统，10A。 5、不接地系统容性电流的危害：

单相接地时，当接地电流大于10A而小于30A时，有可能产生不稳定的间歇性电弧，随着间歇性电弧的产生将引起幅值较高的弧光接地过电压，其最大值不会超过3.5倍相电压，对于正常设备有较大的绝缘裕度，应能承受这种过电压，对绝缘较差的设备、线路上的绝缘弱点和绝缘强度很低的旋转电机有很大的威胁，在一定程度上对安全运行有影响。 过电压一般为下列数值： 不接地： 3.5 P.U

消弧线圈接地： 3.2 P.U 电阻接地： 2.5 P.U

非线性电阻接地： 不大于 2.5 P.U

A、 开关柜内部电燃弧耐受时间及成本估计

B、实际发生的电弧事故

C、PT铁磁谐振过电压烧坏

6、不接地系统容性电流处理办法：

A．有效的增加消弧线圈补偿容性电流：

消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈，当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使接地处的电流变得很小或接近于零，当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度从而减小电弧重燃的可能性。完全补偿状态时，中性点位移电压U0将很高，因此一般都采取过补偿方式以减小中性点位移过电压。失谐度大可降低中性点位移电压，但失谐度过大，将使线路接地电流太大，电弧不易熄灭，因此合理地选择失谐度才能使消弧线圈正常运行。

对以电缆线配网，消弧线圈接地方式存在的问题：

1、单相接地故障时，非故障相对地电压升高到相电压以上，持续时间长、波及全系统设备，可能引起第二点绝缘击穿，引起事故扩大。

2、消弧线圈不能补偿谐波电流，有些城市电网谐波电流占的比例达5%-15%，仅谐 波电流就可能远大于10A，此时无法避免发生弧光接地过电压。

3、对于电容电流很大的配电网，如果通过补偿要使单相接地故障电流Ijd <10A，就必须使系统保持较小的脱谐度，系统的脱谐度过小，对由于三相电容不对称引起的中性点位移电压会产生较强的放大作用，使中性点电压偏移超过规程允许值(<15%Un)，保护将发出接地故障信号。另外脱谐度太小，系统运行在接近谐振补偿状态，将给系统运行带来极大的潜在危险（谐振过电压）；要保证中性点位移电压不超过规程允许值，就要增大脱谐度，然而，脱谐度过大，将导致残余接地电流太大(Ijd >10A)，又可能引起间歇性弧光接地过电压。很难保证既使残余接地电流Ijd <10A，又保证中性点位移电压不超过规程允许值这两个相互制约的条件。

4、消弧线圈的调节范围受到调节容量限制，其调节容量与额定容量之比一般为 1/2，如按终期要求选择，工程初期系统电容电流小，消弧线圈的最小补偿电流偏大，可能投不上；如按工程初期的要求选择，工程终期时系统电容电流大，消弧线圈的最大补偿电流又偏小，也不能满足合理补偿的要求。

5、在运行中，消弧线圈各分接头的标称电流和实际电流会出现较大误差，运行中就

6、发生过由于实际电流与名牌电流误差较大而导致谐振的现象。由于系统的运行方式及系统电压经常变化，系统的电容电流经常变化，跟踪补偿困难。目前的自动跟踪补偿装置呈百花齐放的景象，实际运行考验时间较短，运行情况还不理想。而且价格高、结构复杂、维护量大，不适应无人值班变电站的要求。

7、由于上述原因，中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，不能消除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值弧光过电压倍数也很高，对设备绝缘威胁很大。特别是对紧凑型配电装置及电缆线路，更易造成绝缘击穿或相间短路，造成设备烧毁的大事故。

8、寻找单相接地故障线路困难，目前许多针对消弧线圈接地系统的小电流接地选线装置的选线正确率还不理想，往往还要采用试拉法 。

系统谐振过电压高，谐振过电压持续时间长并波及全系统设备，常造成PT烧坏、或PT熔断器熔断。武高所和广州供电局在区庄变电站试验中测得1/2分频谐振过电压达2PU ，测得由合闸操作激发的3次高频谐振过电压达4PU，测得A相导线断线并接地于负荷侧时，谐振过电压值为3.8PU。

9、电缆排管或电缆隧道内的电缆发生单相接地时，不能及时断开故障线路，可能引起火灾，上海某35KV系统电缆就发生过单相接地一小时后引起火灾，烧毁电缆隧道中40多条电缆的重大事故。

10、寻找故障线路时间较长，在带接地故障运行期间，容易引起人身触电事故。单相接地时，非故障相电压升高至线电压或更高，在不能及时检出故障点的情况 下，无间隙金属氧化物（MOA）避雷器长时间在线电压下运行，容易损坏甚至爆炸。弧光接地过电压、谐振过电压幅值高、持续时间长，MOA由于动作负载问题，一般不要求

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