發(fā)布時(shí)間：2011-11-23　　　

　　有一些雜志多年多次報(bào)道：消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或自動(dòng)調(diào)諧能“消除弧光接地過電壓”等等，實(shí)屬誤導(dǎo)。

　　首先應(yīng)肯定的是，發(fā)明和制造出消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或叫自動(dòng)調(diào)諧，使消弧線圈功能和應(yīng)用上了一個(gè)新臺(tái)階。

　　電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的優(yōu)點(diǎn)是：

　?。?）降低了電網(wǎng)絕緣閃絡(luò)（如雷擊閃絡(luò)）接地故障電流的建弧率，減少了線路跳閘率；

　?。?）金屬性接地故障時(shí)，可帶單相接地運(yùn)行，改善了電網(wǎng)不間斷供電，提高了供電可靠性；

　?。?）接地工頻電流（即常稱的殘流）小，降低了地電位升高，減小了跨步電位差和接地電位差，減小了對(duì)低壓設(shè)備的反擊以及對(duì)信息系統(tǒng)的干擾等。這些優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的，本文就不再贅述。

　　1 現(xiàn)行消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或自動(dòng)調(diào)諧是在工頻下完成的

　　現(xiàn)行所有消弧線圈設(shè)計(jì)的自動(dòng)跟蹤或自動(dòng)調(diào)諧都是在電網(wǎng)工頻（50Hz ）下完成的。而在高頻振蕩過渡過程中，由于消弧線圈和電網(wǎng)電容這兩者頻率特性相差懸殊，兩者是不可能互相補(bǔ)償或調(diào)諧的。

　　2 單相間歇性電弧接地時(shí)刻通過接地故障點(diǎn)的總電流是高頻振蕩電流

　　運(yùn)行中單相接地情況，一般是：間歇性電弧接地→穩(wěn)定電弧接地→金屬性接地。根據(jù)實(shí)測(cè)，間歇性電弧接地，持續(xù)時(shí)間可達(dá)0．2～2s，頻率可達(dá)300～3000Hz ；然后呈穩(wěn)定電弧接地，持續(xù)時(shí)間可達(dá)2～10s；最后，故障點(diǎn)導(dǎo)線被燒熔成為金屬性接地，即所謂永久性故障接地。

　　最危險(xiǎn)的情況是，發(fā)生在單相間歇性電弧接地時(shí)刻，在健康相（非故障相）上發(fā)生的弧光接地過電壓最高（可達(dá)3～4倍相電壓），通過電弧接地故障點(diǎn)的高頻振蕩電流最大（可達(dá)數(shù)百安培），時(shí)間雖短，電弧危害很大［1，2］。從電工原理可知，在電路內(nèi)從一種穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，必須經(jīng)高頻振蕩過渡過程，時(shí)間雖短，振蕩電流可達(dá)到高出穩(wěn)態(tài)下的很多倍，其結(jié)果可能損壞或破壞元件。

　　在穩(wěn)定電弧接地和金屬性接地階段，健康相（非故障相）上發(fā)生的過電壓較低，最大才達(dá)2．3倍相電壓，通過故障點(diǎn)電流才是常說的工頻電網(wǎng)電容電流或經(jīng)消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償（或自動(dòng)調(diào)諧）后的殘流

　　3 消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或自動(dòng)調(diào)諧是不可能“消除弧光接地過電壓”

　　如前所述，在單相間歇性電弧接地時(shí)刻，過渡過程通過接地故障點(diǎn)的電網(wǎng)電容電流分量和（有消弧線圈時(shí)）電感電流分量均是高頻的。這兩者的頻率特性完全不同；電網(wǎng)電容電流分量達(dá)到最大值（數(shù)百安培），消弧線圈電感電流分量還未起來；待電網(wǎng)電容電流衰減到穩(wěn)態(tài)后，消弧線圈產(chǎn)生很大飽和高頻電流（數(shù)百安）。所以在單相間歇性電弧接地時(shí)刻，消弧線圈電感電流分量和電網(wǎng)電容電流分量是不可能補(bǔ)償或調(diào)諧的。

　　實(shí)測(cè)中性點(diǎn)不接地（絕緣）和消弧線圈接地系統(tǒng)中的單相間歇性電弧接地時(shí)刻產(chǎn)生的過電壓，一般達(dá)3～4倍相電壓。這對(duì)正常（標(biāo)準(zhǔn)）絕緣（非弱絕緣）的設(shè)備是無危險(xiǎn)的［2，3，4］。

　　為了從物理概念上定性地說明弧光過電壓，先后有4種假設(shè)，每種假設(shè)均是在前人基礎(chǔ)上，根據(jù)新的科學(xué)試驗(yàn)成果建立的［3］。

　　第1種假設(shè)是德國的彼德遜（W．Petersen）于1917年提出的，是按通過接地故障點(diǎn)的高頻電流分量過零熄弧建立的。

　　第2種假設(shè)是美國的彼根斯（J．F．Peters）和斯列賓（J．Slepian）1923年提出的，是按通過接地故障點(diǎn)的工頻電流過零熄弧建立的。

　　第3種假設(shè)是前蘇聯(lián)全蘇電力科學(xué)研究院（BHИИЗ）別列柯夫（H．H．БЕЛЯКОВ）1954年提出的，常叫做“原故障相恢復(fù)電壓為有限值”建立的。

　　第4種假設(shè)是中國西安交通大學(xué)王秉鈞教授1997年提出的［2］，是按通過接地故障點(diǎn)的總電流（不是高頻或工頻）過零熄弧和故障點(diǎn)恢復(fù)電壓達(dá)到極大值時(shí)重燃而建立的。

　　這些假設(shè)中，在電弧重燃、熄滅時(shí)刻的選擇，中性點(diǎn)位移與恢復(fù)電壓的關(guān)系諸方面，均有一些牽強(qiáng)。過電壓數(shù)值最終以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)。

　　運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)證明，消弧線圈功能是降低單相接地的建弧率。前蘇聯(lián)多爾根諾夫（A．И．Додгинов）教授1958～1959年在西安交通大學(xué)講學(xué)中（見西安交通大學(xué)1961年11月出版的高電壓技術(shù)教研組編《過電壓及其保護(hù)》下冊(cè)8－1－2，P461）指出：“試驗(yàn)證明，中性點(diǎn)消弧線圈接地系統(tǒng)中，發(fā)生的健康相上的過電壓倍數(shù)的最大值仍與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)的一樣，不過其出現(xiàn)的概率更小而已?！痹谕豁撚种赋觯骸皬囊环矫嬷v，消弧線圈減少了重燃次數(shù)可能降低過電壓，另一方面講，消弧線圈減少了故障點(diǎn)流過的電流可能使電弧不穩(wěn)定燃燒（間歇性電?。【€圈降低了故障相恢復(fù)電壓的速度易于使故障相的重燃適在對(duì)地電壓最大時(shí)發(fā)生，這又使過電壓的數(shù)值增加?！?/p>

　　總之，消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或自動(dòng)調(diào)諧是不能“消除弧光接地過電壓”的。因此，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL／T620－19974．2．8節(jié)規(guī)定；66kV及以下系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性電弧接地故障時(shí)，可產(chǎn)生過電壓，過電壓的高低隨接地方式不同而異。一般情況下最大過電壓不超過下列數(shù)值：

　　不接地　　　　　3．5倍相電壓

　　消弧線圈接地　　3．2倍相電壓

　　電阻接地　　　　2．5倍相電壓

　　這對(duì)正常（標(biāo)準(zhǔn)）絕緣（非弱絕緣）是無危險(xiǎn)的［2，3，4］。但對(duì)弱絕緣是有危險(xiǎn)的，由于種種原因會(huì)使絕緣老化，變?yōu)槿踅^緣［4］。

　　4 應(yīng)因地制宜地選擇電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

　　世界各國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，各個(gè)國家甚至同一個(gè)國家的不同城市都不盡相同。一個(gè)城市同級(jí)電壓多種中性點(diǎn)接地方式并存。例如，上海35kV和10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)消弧線圈接地和電阻器接地并存，北京10kV電網(wǎng)中性點(diǎn)消弧線圈接地和電阻器接地并存等，這主要是根據(jù)他們自己的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)，“權(quán)衡利弊”，因地制宜選用的。

　　在電網(wǎng)發(fā)展的不同階段，不同中性點(diǎn)接地方式的“利弊”是不同的。例如：

　?。?）在電網(wǎng)發(fā)展初期，電容電流較小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，一般采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。這時(shí)“利大于弊”。

　?。?）中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)的缺點(diǎn)（弊?。┦牵瑔蜗嘟拥貢r(shí)的故障電流隨著線路長度增加和電力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓提高而增大，使電弧接地故障難以自動(dòng)消除，有時(shí)繼而發(fā)展為二相短路故障，“弊大于利”。為了解決這個(gè)問題，在1910～1920年間，選擇了2條不同的途徑：

　　一是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，降低建弧率，減少跳閘。

　　二是中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)電阻器接地，快速將故障切除。這2種接地方式各具優(yōu)缺點(diǎn)［1，2］，對(duì)各國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式選擇有深遠(yuǎn)影響。

　?。?）在二戰(zhàn)后，電力工業(yè)發(fā)展很快，20世紀(jì)60年代，一些原有配電電壓等級(jí)不經(jīng)濟(jì)和走廊困難等原因，采用原有配電電壓升壓改造，由于絕緣水平的關(guān)系，降低過電壓的需要，將中性點(diǎn)由不接地和消弧線圈接地方式改經(jīng)電阻器接地或直接接地方式。

　?。?）在20世紀(jì)80年代之后，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展和運(yùn)行環(huán)境與初始發(fā)生了兩大變化：

　　a．配電網(wǎng)多條電纜同溝并行形成環(huán)形或網(wǎng)格饋電，對(duì)用戶供電可靠性不再是要求帶單相接地故障運(yùn)行幾小時(shí)來保障，而是靠電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制來保障。電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地（絕緣）和消弧線圈接地方式能帶單相接地故障運(yùn)行幾小時(shí)的作用愈來愈小，而要求快速準(zhǔn)確選線斷開單相接地故障線路，避免單相接地電弧引發(fā)多相短路。

　　b．各種型式的電子系統(tǒng)的應(yīng)用不斷增加。這些系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、電子商務(wù)、控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等，IEC標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)稱為信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)增加了對(duì)供電質(zhì)量和可靠性的要求。同時(shí)要求降低接地故障入地電流造成的地電位升高。

　　為了適應(yīng)這兩大變化，法國從20世紀(jì)80年代開始，對(duì)20kV電網(wǎng)，對(duì)地電容電流小于50A時(shí)，采用中性點(diǎn)經(jīng)120Ω電阻器接地方式，對(duì)地電容電流在50～200A之間時(shí)，則在電阻器旁并聯(lián)補(bǔ)償電抗器（消弧線圈）［5］。

　　日本20kV電纜和架空線路混合電網(wǎng)，直至1950年采用中性點(diǎn)不接地方式，隨著電纜的增加，為防止接地繼電器的誤動(dòng)、拒動(dòng)和中性點(diǎn)位移，改用經(jīng)40～90Ω低值電阻器接地方式。1969年改用經(jīng)40Ω＋460Ω電阻器接地方式，0．7s短接460Ω電阻器確保迅速準(zhǔn)確選線斷開單相接地故障線路［6］。

　　中國從1949年之后，“一刀切”地規(guī)定66kV及以下電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地（絕緣）和經(jīng)消弧線圈接地方式，實(shí)際是從前蘇聯(lián)過電壓保護(hù)導(dǎo)則轉(zhuǎn)過來的。

　　前蘇聯(lián)電站部1954年制訂《導(dǎo)則》之后，中間公布過幾個(gè)草案，直到1999年由俄羅斯才公布正式新導(dǎo)則［4］。新導(dǎo)則第五章6～35kV電網(wǎng)內(nèi)過電壓防護(hù)中，對(duì)6～35kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式有很大改動(dòng)，列入了電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地（絕緣）、諧振（消弧線圈）接地、電阻器接地3種方式，建議分別情況因地制宜選用。

　　在新導(dǎo)則［4］5．36～35kV電網(wǎng)電弧過電壓防護(hù)中指出：“電弧過電壓對(duì)正常（標(biāo)準(zhǔn)）絕緣是無危險(xiǎn)的，但由于種種原因會(huì)使絕緣老化，變?yōu)槿踅^緣（筆者注：導(dǎo)則中多次強(qiáng)調(diào)，運(yùn)行10年以上的云母絕緣電動(dòng)機(jī)，要特別注意這點(diǎn)），過電壓限制器OПН（中國簡稱WGMOA）與電網(wǎng)中性點(diǎn)電阻器聯(lián)合使用更有效。”還指出：“一些配電網(wǎng)、工企內(nèi)部電網(wǎng)，以及發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)，觀察到這些地方常有由單相接地轉(zhuǎn)發(fā)成相間或二相故障。因高次諧波殘流大，補(bǔ)償電容電流困難?！@些電網(wǎng)中性點(diǎn)宜用電阻器接地方式，其電阻大約為全網(wǎng)對(duì)地容抗。這樣可降低電弧過電壓和鐵磁諧振過電壓”。

　　5 結(jié)束語

　　綜上所述，消弧線圈自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償或自動(dòng)調(diào)諧使消弧線圈功能和應(yīng)用上了一個(gè)新臺(tái)階，而“消除弧光接地過電壓”卻是誤導(dǎo)?；」饨拥剡^電壓對(duì)正常（標(biāo)準(zhǔn)）絕緣（非弱絕緣）是沒有危險(xiǎn)的。以往的研究工作對(duì)接地電流的危害重視不夠需加強(qiáng)。

　　每種中性點(diǎn)接地方式的系統(tǒng)，都具各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。所以選用必須從實(shí)際出發(fā)，權(quán)衡利弊，擇利大于弊，不應(yīng)按電壓等級(jí)“一刀切”。

　　6 參考文獻(xiàn)

　　1　李哈乞夫著．消弧設(shè)備的選擇、裝設(shè)和運(yùn)行．吳維誠，熊曉農(nóng)譯．北京：電力工業(yè)出版社，1956

　　2　王秉鈞．太原供電局城北變電站事故分析報(bào)告．西安交通大學(xué)，1997

　　3　許穎．3－66kV電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的幾個(gè)問題．中國企業(yè)管理培訓(xùn)中心教材，2001

　　4　Poccийскоеакционерноеобществоэнергетикинэлектрификации（ЕЭСРоссии）．Руковолствопозашитеэлектрнческихсетей6－1150квотгрозовыхивнутреннихперенапряжений．Санкт－ПетербургиздательствоПэипк，1999

　　5　Clement M，Daniel D，Bergeal J．Development in MV Neutral Control at EDF．CIRED，No．2－14，1991

　　6　藤譯孝道．20kV級(jí)配電設(shè)備的絕緣協(xié)調(diào)．電氣評(píng)論，2000（9）