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案例頻道 摘 要：中性點(diǎn)不接地系統中，采用故障相接地法的消弧裝置能夠對線(xiàn)路發(fā)生的弧光接地進(jìn)行消弧。但是，故障相接地法的消弧裝置有著(zhù)嚴重的技術(shù)缺陷，會(huì )對安全供電產(chǎn)生嚴重危害，甚至造成大面積停電，應禁止使用。
關(guān)鍵詞：配電；故障；接地；消??；安全
一直以來(lái)，中性點(diǎn)不接地方式是我國配電網(wǎng)采用最多的一種接地方式，它投資省、供電可靠性高。但是，當該系統中發(fā)生弧光接地時(shí)，由于對地電容中的能量不能有效釋放，將會(huì )產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，該電壓的數值很高，會(huì )對系統中電氣設備的絕緣造成威脅。長(cháng)期以來(lái)，我國推薦使用消弧線(xiàn)圈對此故障進(jìn)行消弧，但消弧線(xiàn)圈投資高、占地面積大，而且存在一些性能方面的缺陷，近幾年市場(chǎng)上推出一種采用故障相接地法的消弧裝置，其原理是當中性點(diǎn)不接地系統發(fā)生單相接地時(shí)，將故障相接地，強行導致故障相對地電壓為零，從而實(shí)現消弧，該裝置造價(jià)低、占地面積小，被一些單位接受使用。由于采用故障相接地法的消弧裝置推出時(shí)間較短，對其技術(shù)本身的缺陷研究較少，一些單位在使用后發(fā)生裝置爆炸、停電等事故，本文通過(guò)對故障相接地消弧裝置存在的缺陷進(jìn)行技術(shù)分析，說(shuō)明配電網(wǎng)不能使用故障相接地法的消弧裝置。
一 故障相接地法消弧裝置的工作原理
如圖1所示，故障相接地法消弧裝置的工作原理是：當某條線(xiàn)路C相發(fā)生單相接地時(shí)，故障相接地法消弧裝置將C相的真空接觸器合上，使C相直接接地，此時(shí)故障相C相對地電壓為零，如果是弧光接地，由于故障點(diǎn)對地電壓為零，故障點(diǎn)將不會(huì )再次擊穿從而實(shí)現消弧。但是，如果故障點(diǎn)的絕緣耐受值小于相電壓，且故障為永久性的，當該消弧裝置一旦退出，故障點(diǎn)會(huì )繼續重燃。
圖1
二 故障相接地法消弧裝置的技術(shù)缺陷分析
與消弧線(xiàn)圈相比，采用故障相接地法的消弧裝置具有造價(jià)低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，對線(xiàn)路發(fā)生的單相接地也能夠消弧。但是，該技術(shù)的存在嚴重的技術(shù)缺陷，會(huì )對安全供電產(chǎn)生嚴重危害，甚至造成大面積停電，應禁止使用。
1 故障相判斷不能做到100%
⑴ 沒(méi)有100%的判相理論支持。
中性點(diǎn)不接地系統，由于消弧線(xiàn)圈的長(cháng)期應用，無(wú)須對故障相判斷，因而故障相判斷的研究?jì)H限于經(jīng)驗歸納。
110kV以上中性點(diǎn)直接接地系統，由于重合閘的要求，故障相判斷研究比較成熟，由于故障接地的復雜性，也不能做到100%的準確判斷。
故障相接地消弧裝置判相錯誤就會(huì )引起相間短路，故障相接地消弧裝置無(wú)法做到100%的故障相判斷，從而給系統產(chǎn)生嚴重的安全隱患。
⑵ 消弧柜中的高壓熔斷器，正是為防止判相錯誤而設。
故障相接地消弧裝置為防止判相錯誤，均設置高壓熔斷器，來(lái)防止其判相錯誤產(chǎn)生的相間短路。
高壓熔斷器最重要的缺陷就是開(kāi)斷大電流的能力較低，這正是制約高壓熔斷器廣泛使用的原因。因此配電系統依然使用斷路器，而不使用熔斷器。
故障相消弧裝置使用高壓熔斷器來(lái)開(kāi)斷因其判相錯誤造成的相見(jiàn)短路，顯然是非常不可靠的，一旦高壓熔斷器不能正確開(kāi)斷，電弧在高壓熔斷器熔管中產(chǎn)生大量的熱量，造成高壓熔斷器爆炸。
2 一旦判相錯誤將造成相間短路
⑴ 高壓熔斷器正常開(kāi)斷，系統將失去消弧保護，弧光接地有可能造成事故。
⑵ 高壓熔斷器不能開(kāi)斷，將造成兩方面的嚴重后果：
A 要么消弧柜中的高壓熔斷器爆炸。
B 要么母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)跳閘，造成母線(xiàn)停電，如化工等對供電可靠性要求特別高的企業(yè)，等于飲鴆止渴。
3 非總降變電所的開(kāi)閉所、末端變母線(xiàn)段應嚴禁使用消弧柜
非總降變電所任何出線(xiàn)發(fā)生單相接地，開(kāi)閉所、末端變母線(xiàn)上的消弧柜都會(huì )動(dòng)作，造成多點(diǎn)接地，總降變電所無(wú)法判斷那條出線(xiàn)故障，超過(guò)2小時(shí)，總降變電所母線(xiàn)必須停電，造成大面積停電。分析如下：
圖2
如圖2所示，假設1號客戶(hù)端母線(xiàn)安裝了故障相接地消弧裝置，當2號客戶(hù)線(xiàn)路發(fā)生單相接地，故障相接地消弧裝置動(dòng)作將故障相接地，就會(huì )有2條線(xiàn)路的故障相接地，供電公司配變變電所就無(wú)法實(shí)施選線(xiàn)，當手動(dòng)拉開(kāi)2號客戶(hù)線(xiàn)路，接地現象不會(huì )消失，拉開(kāi)1號客戶(hù)線(xiàn)路，接地同樣也不會(huì )消失，按規程規定，故障2小時(shí)后，供電公司配變母線(xiàn)必須停電。
如果在多個(gè)客戶(hù)端安裝故障相接地消弧裝置，危害則更大，何一個(gè)消弧柜判相錯誤，將造成所有的消弧柜相間短路，后果不堪設想。
4 有直配高壓電機的母線(xiàn)段不能使用消弧柜
直配高壓電機年損壞率1.25/百臺年。一旦電機繞組發(fā)生單相接地，消弧裝置動(dòng)作，短接一部分電機繞組，被短接的這部分電機繞組切割磁力線(xiàn)，產(chǎn)生電動(dòng)勢，相當于故障相接地消弧裝置短接一個(gè)電源，短路電流可達幾千安乃至幾十千安，燒壞電機定子槽，電機報廢。
5 造成小容量變壓器繞組發(fā)生單相接地時(shí)損壞
如果變壓器繞組發(fā)生單相接地，本來(lái)油浸式變壓器的拉弧可自愈，不會(huì )造成事故，但采用故障相接地法的消弧裝置動(dòng)作后，短接一部分變壓器繞組，被短接的這部分變壓器繞組切割鐵芯中的磁力線(xiàn)，產(chǎn)生電動(dòng)勢，等于故障相接地消弧裝置短接一部分電源，短路電流也可達幾千安乃至幾十千安，從而燒壞變壓器絕緣造成事故。特別是小容量的10kV/0.38kV的變壓器，本身只有配備瓦斯保護，一旦繞組發(fā)生單相接地，采用故障相接地法的消弧裝置動(dòng)作后短接一部分電源，近似于發(fā)生匝間短路，微機保護又不會(huì )動(dòng)作，只靠瓦斯保護動(dòng)作，若動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(cháng)將會(huì )造成很大的事故。因此，采用故障相接地法的消弧裝置只能用于線(xiàn)路消弧，但是許多輸電線(xiàn)路總是與變壓器或電機相連接的。
6 退出消弧時(shí)可能引發(fā)PT鐵磁諧振
故障相接地消弧裝置退出消弧時(shí)刻，此刻系統對地電容儲存的電荷，由于中性點(diǎn)不接地系統只有PT中性點(diǎn)接地，系統對地電容儲存的電荷只能通過(guò)PT泄放，因而可能引發(fā)PT諧振。
故障相接地消弧裝置退出消弧時(shí)刻，此刻系統對地電容儲存的電荷，由于中性點(diǎn)不接地系統只有PT中性點(diǎn)接地，系統對地電容儲存的電荷只能通過(guò)PT泄放，因而可能引發(fā)PT諧振。
7 電容電流﹥30A的系統不能使用故障相接地消弧裝置
由于對地電容電流﹥30A的系統，X0/X1（零序阻抗/正序阻抗）可能落在（-20，-1）之間，當發(fā)生單相接地時(shí)，系統對地電容與系統電感發(fā)生基頻諧振，健全相的工頻電壓很高，系統無(wú)法承受。因而我國規程要求對地電容電流﹥30A的系統要采取消弧線(xiàn)圈，改變零序阻抗，使X0/X1遠離（-20，-1），防止發(fā)生單相接地時(shí)，系統對地電容與系統電感發(fā)生基頻諧振。
故障相接地消弧裝置不改變系統的零序阻抗，故電容電流﹥30A的系統不能使用故障相接地消弧裝置。
8 有樹(shù)障的架空線(xiàn)路不能使用采用故障相接地法的消弧裝置
對于有樹(shù)障的架空線(xiàn)路，假如樹(shù)枝接觸A相而故障相接地法消弧裝置動(dòng)作將A相接地，當風(fēng)再一吹使樹(shù)枝接觸B相或C相就會(huì )發(fā)生兩相分別接地短路（相間短路），此時(shí)，故障相接地法消弧裝置不僅不能消弧還會(huì )造成線(xiàn)路跳閘停電。
9 影響小電流選線(xiàn)裝置正確選線(xiàn)
當出線(xiàn)發(fā)生單相弧光接地故障時(shí)，消弧柜動(dòng)作將故障相在母線(xiàn)處直接接地，形成多點(diǎn)接地，小電流選線(xiàn)裝置無(wú)法判斷故障線(xiàn)路。
總之，故障相接地消弧裝置雖然能夠消弧，但是其本身的技術(shù)缺陷非常嚴重，會(huì )給系統帶來(lái)嚴重的安全隱患，因而系統中應禁止使用故障相接地消弧裝置。
參考文獻
[1]朱家騮.城鄉配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展及選擇[J].電力設備,2000,Z1期:31-35.
[1]朱家騮.城鄉配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展及選擇[J].電力設備,2000,Z1期:31-35.
[2]要煥年,曹梅月.電力系統諧振接地[M].北京:中國電力出版社,2000.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號