6～35kV中性点不接地系统电容电流的危害及其解决办法

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中试控股是高压电气试验设备生产厂家，20年专注电力测试，拥有丰富的电力测试经验。电力知识普及——高压电气设备预防性试验。高压电气设备主要有：高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜和电力变压器等。了解一下高压电气设备预防性试验的必要性、测试周期和分类、试验方法。

    为了提高供电可靠性，我国6～35kV电力系统一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。在这个运行系统中，当系统出现单相接地或间歇性电弧接地时，就会导致系统三相对地参数不对称，因而接地点将流入电容电流，而且随着系统规模的扩大，电力线路的增加以及电缆线路的大量投运，系统对地电容电流也会变得越来越大。单相接地电容电流对电力系统安全运行危害较大，当系统出现单相接地或间歇性接地时容易引起接地过电压和系统谐振等现象；因此，电力系统运行管理部门对此应引起高度重视，做到定期对电容电流进行测试，并根据电容电流的大小及系统情况及时采取措施，如配置消弧线圈等。

1 单相接地电容电流及其危害：

  正常运行的电力网，在不考虑系统参数和相电压误差的情况下，三相对地电容及电容电流大小相等。在系统未接地时，三相对地电容电流数值相等，相位相差120°，其矢量和为零，中性点无电流流入；如果发生单相接地，则中性点电位升为相电压，其它两相电压将在振荡过程后上升为线电压，流过接地点电容电流为其它两相相电压在其对地电容上产生的电流矢量和，在不稳定单相接地过程中，将对电网造成间隙性电弧接地过电压等严重危害，主要体现在以下几方面。

1.1系统间歇性接地时弧光接地过电压

  按照有关电力运行规程规定，6～35kV配电网当系统出现单相接地或间歇性接地时，为了提高对用户供电可靠性，规程允许系统继续运行或限制时间运行。系统出现间歇性接地时三相线路对地电容不对称，接地点流入电容电流。由于是间歇性接地，在接地变化过程中不断产生拉弧现象，如果流过接地点的电容电流较大，电弧强度也随之增大，接地点电弧有可能无法自行熄灭，伴随产生的弧光接地过电压可达相电压的3～5倍或更高，有时持续时间很长，严重威胁系统安全运行。这种情况的存在，往往会造成电网绝缘薄弱环节被击穿，甚至发展成相间短路，电弧接地过电压还可能引起电缆、避雷器等电力设备爆炸、变电站断路器柜烧毁等情况发生，给电网、电力设备和用电客户造成重大损失。

1.2热电流效应及导致接地网电压升高

  6～35kV配电网发生单相接地故障时，由于允许系统继续运行或限制运行时间，接地点电容电流将持续存在。电流较大，电流维持时间越长，接地点的热效应作用就会越突出。尤其在城市配电网中，大量采用电缆供电，电缆受散热条件限制，接地点热效应对其热破坏及老化作用十分明显。此外，由于存在接地电阻，流入接地点的电流使整个接地网的电压抬高，这不仅对电力设备而且对人身安全构成一定威胁。

1.3地网中杂散电流的危害

  在我国很多地区如安徽省北部，煤矿用户较多，保证煤矿安全供电对煤矿系统安全生产至关重要。在煤矿供电系统中若出现单相接地故障时，通过接地点流入的电容电流，在大地中形成杂散电流；产生的细小火花有可能引燃瓦斯、煤尘等易燃物，间歇性接地过电压形成的接地电弧同样也会引起瓦斯煤尘爆炸，其后果不堪设想。

1.4铁磁谐振过电压

  配电网出现单相接地故障时，相对地电压升高，可能造成系统中电压互感器（以下称TV）的铁心出现饱和情况，致使阻抗变小，系统电感发生变化。当系统中TV的参数和系统对地电容出现匹配时，就有可能引起系统铁磁谐振过电压，烧损TV等电力设备，使系统不能安全运行。

2电容电流测试的基本方法

2．1测试的必要性

  接地电容电流对系统安全运行的危害是客观存在的、也是不容忽视的。因此，电网运行管理人员需要掌握系统对地电容电流的大小和它的特性，并根据系统运行方式，及时采取相关措施，让这种危害降低到最低程度。通常我们可以通过对供电线路的型号、长度等进行统计，估算出对地电容和电容电流的大小。但是，由于受系统运行方式、线路实际长度、线路布置以及下述多种因素的影响，估算结果往往与实际数据相差较大；因此，要想准确、全面掌握实际数据，有必要对系统接地电容电流进行实测，而且还必须进行定期测试。

  （1）因为近年来电力系统发展速度加快，用电客户大量增加，供电线路数量和长度增长很快，线路对地电容随之增加，因此对配电网电容电流应进行定期测试。

  （2）在某些地区特别是煤矿用户较多的地区，存在煤矿变电站对周围用户转供电的情况，供电部门掌握的用户线路长度往往小于实际线路长度，不利于管理部门采取技术改造措施。

  （3）对于城市电网中的电缆线路，电力部门掌握的只是主干线路状况，对一些分支回路则无法准确掌握，用户分支电缆较多。以安徽淮北供电公司南湖变电站10kV配电线路为例，通过估算该变电站10kV系统接地电容电流在30～33A左右，但实测时达到了50A以上，为了确保数据尽可能的真实准确，我们请安徽省电力公司技术主管部门对该系统进行复测，数据仍然在50～54A范围内。据此，我们对该变电站消弧线圈补偿计划进行了调整，增加了消弧线圈补偿容量。

  （4）配电网的对地电容和TV的参数匹配时会产生TV铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生TV谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值，以便选择合适的设备。

2．2测试基本方法

  电容电流测量的方法有多种，如较早时期的人为单相金属接地的直接法、中性点外加电容法等间接方法，特别是人为单相金属接地的直接法测量比较准确。这些方法都有共同特点，就是要接触到一次设备，对电力设备和人身安全、系统安全运行等都有一定的威胁，如金属接地法,就是将被测系统的出线线路人为地进行单相金属接地，,然后通过电流互感器直接测量接地的电容电流，此时系统中若有另外一相出现接地，就有可能造成线路跳闸，对用户造成停电。

  随着测量技术和电子技术的发展，新的测量技术和测量仪器应运而生，现在常用的是异频注入法，即在系统的TV二次线圈开口三角处注入低电压的变频测量信号，采用高性能A/D采样回路和数字信号处理器，对注入的测量信号进行计算分析，从而得出被测结果。考虑到测量的安全性，采用低电压异频注入，并考虑到系统安全性，注入的测量信号有效值<1V。

  另外，测量工作是在高压设备不停电情况下进行的，测试时是从TV的二次侧测量系统的电容电流，工作人员不需要接触高压设备，工作时不存在对系统和人身的安全威胁，测试时间较短，工作安全性和工作效率大大提高。测试时由于注入的是微弱的异频测试信号，因此不会对系统继电保护和TV本身产生任何影响，又不受50Hz工频信号的干扰。

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