弧光接地过电压的危害有哪些?

弧光接地过电压的危害及其限制措施
弧光接地过电压又称间隙性弧光接地过电压，当中性点非直接接地系统发生单相间隙性弧光接地故障时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达3.15～3.5倍相电压，这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，对电力系统的设备危害极大，主要表现在以下几个方面：
⑴随着电网的发展，具有固体绝缘的电缆线路应用较多，由于固体绝缘击穿的积累效应，当系统发生单相弧光接地时，在3.5倍过电压的持续作用下，造成电气设备绝缘的积累性损伤，在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
⑵弧光接地过电压使电压互感器饱和，容易激发铁磁谐振，导致过电压或电压互感器爆炸事故。
⑶弧光接地过电压的能量由电源提供，持续时间较长，当过电压超过避雷所能能承受的400A  2ms的能量时，就会造成避雷器的爆炸事故。
因220KV及以下电压等级的系统中，系统的绝缘水平主要决定于雷电过电压（大气过电压），故这一电压等级的避雷器主要用于限制雷电过电压，要求3.5倍以下的过电压不动作，而弧光接地过电压一般不超过3.5倍，避雷器对弧光接地过电压根本不能限制。目前我国限制弧光接地过电压的措施主要有中性点直接接地或经小电阻接地，中性点采用经消弧线圈或自动调谐的消弧线圈接地，采用消弧及过电压保护装置
⑴中性点直接接地或经小电阻接地，弧光接地过电压问题并不突出，一般情况下最大过电压不超过2．5倍的相电压，但扩大了单相接地时的故障电流，加剧了故障点的烧伤、牺牲了对用户供电的可*性。
⑵采用消弧线圈或自动调谐的消弧线圈。由于消弧线圈的电感电流补偿了系统的电容电流，降低了故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路的可能性。同时可带单相接地运行，提高了供电可*性，但现行消弧线圈设计自动跟踪或自动调谐是在电网工频下完成的。在稳定电弧接地和金属性接地阶段，通过故障点电流才是经消弧线圈自动跟踪补偿（或自动调谐）后的残流，此时非故障相上发生的过电压较低，最大才达2．3倍相电压，而间歇性弧光接地时产生的过电压已不再是稳态的正弦波，而以高次谐波为主，显然，当频率增加时，对于电容电流是增加的，而电感电流是减少的，无法补偿谐波电流。
⑶采用消弧及过电压保护装置
装置主要由三相组合式过电保护器TBP，可分相控制的高压真空接触器JZ，微机控制器ZK，高压限流熔断器组件FUR及带有辅助二次绕组的电压互感器PT等组成，一旦系统发生单相间隙性弧光接地过电压微机控制器ZK立即判别故障类型与相别并向故障相的真空接触器JZ发出动作指令，真空接触器JZ在0．1S左右完成合闸动作，间隙性弧光接地随之被转化为金属性接地，弧光接地过电压消失，真空接触器动作之前的过电压由三相组合式过电压保护器TBP限制在较低的数值，由于时间短，能量不超过TBP允许的400A2ms的能量指标，仍可保证TBP的安全，该装置限制过电压的机理与电网对电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而改变。

单相弧光接地过电压的危害  
  我国3一35kV(66kV)的电网大多采用中性点不接地的运行方式。此类电网在发生单相金属性直接接地时，
非故障相对地电压将升高到线电压，三相线电压量值不变，且仍具有120。的相位差，三相用电设备的工作并未受到影响，因而不影响能的正常传输。所以国家标准规定这类电网在发生单相接地故障后允许短时间带故障运行，提高了该类电网的供电的可靠性。
  现有的运行规程规定，中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，允许运行两小时，
但规程未对“单相接地故障”的概念加以明确界定。如果单相接地故障为金属性接地，则故障相的电压降为零，其余两健全相对地电压高至线电压，这类电网的电气设备在正常情况下都应能承受这种过电压而不损坏。但是，如果单相接地故障为间歇性弧光接地，则会在系
统中产生达3.5倍相电压峰值的过电压，这样高的过电压如果数小时作用于电网，势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤，在健全相绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿，进而发展成为相间短路事故。在间歇性电弧接地暂态过程中，实际系统会形成多频振荡回路，不仅会产
生高幅值的相对地过电压，而且还可能出现高幅值的相间过电压，使相间绝缘弱点闪络，发展成为相间短路事故。
  随着我国对城市及农村电网的大规模技术改造，城市、农村的配电网必定向电缆化发展，系统对地电容电流在逐渐增大，弧光接地过电压问题也日益严重起来。为了解决上述问题，不少电网采用了谐振接地方式，即在电网中装设消弧线圈，当系统发生单相弧光接地时，利
用消弧线圈产生的感性电流对故障点电容电流进行补偿，使流经故障点残流减小，从而达到自然熄弧。实际运行经验证明，中性点经消弧线圈接地的电网，由单相弧光接地过电压造成的设备损坏及影响系统运行安全的事故仍时有发生。其原因是由于电网运行方式的多样化及
弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿确有难度，且消弧线圈仅仅补偿了工频电容电流，而实际通过接地点的电流不仅有工频电容电流，而且包含大量的高频电流及阻性电流，严重时仅高频电流及阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。甚至在某些情况下，因消弧线圈的存在，电弧重燃可能在恢复电压最大这一最不利时刻才发生，使弧光接地过电压升n。
  随着城乡电网的发展以及生产、生活对供电可靠性的要求越来越高，每次绝缘事故造成的危害及波及面势必增加，为此我公司开发出了
GGX日G智能消弧综合保护装置乒降中性点非有效接地电网的相对地及相间过电压限制在电网安全运行的范围之内，彻底解决各种过电压对设备及电网安全运行的威胁，提高这类电网的供电可靠性。装置的组成及功能GG日G智能消弧综合保护装置就是本公司为了迅速消除中性点非有效接地电网弧光接地及谐振过电压给电气设备带来的危害而研制的最新技术产品，其原理如图1所示。它主要有以下七个部组成:  系统母线大容量Zn0非线性元件组成的组合式过电压保护器(TBP)  TBP三相组合式过电压保护器与现有的各种过电压保护器相比，其保护值较低，有较高的承受暂时过电压的能力，能在后续保护装置动作前，对系统出现的高幅值弧光接地起始的暂态过电压进行有效的制，是本装置中限制各类过电压的第一器件，主要用来限制大气过电压和操作过电压。
  2.分相控制的高压真空接触器(JA,  JB,  JC)  分相控制的高压真空接触器是由三只操作回路相互闭锁的单相真空交流接触器组成，分别接于系统三相母线和地之间。在系统正常时，均处于开断状态，不会对系统的正常运行产生任何影响;系统发生单相电弧接地时，真空接触器根据微机控制器的指令合分，将故障相母线直接接地，从而完成对弧光接地过电压限制。
3.分相阻容吸收器(R-C)  分相阻容吸收器是由三组电阻电容串联组成的R-C吸收装置组成，并联接于分相控制的高压真空接触器两端，限制吸收系统出现的高频过电压。当系统发生间歇性弧光接地时，在消弧接触器动作前将弧光接地过电压限制在安全范围GGX日G智能消弧综合保护装置内;在消弧接触器分闸退出时，限制故障相恢复电压幅值及上升速度，使故障点不会因操作真空接触器引起过电压而重燃从而大大提高装置消除瞬时性接地故障的成功率。
4.多功能微机控制器(ZK)  多功能微机控制器是本装置的技术核心部件，采用美国microchip公司新一代芯片，工作稳定可靠采用先进的开关电源供电，抗干扰能力强;具有测量、显示、运算、通讯和控制功能。它根据电压互感器TV提供的三相电压Ua.Ub.  Uc和开口三角压UO的瞬时值的变化，判定接地的性质和接地相，发出相应的指令控制高压真空接触器的接通、断开。同时采集各条线路的零序电流，采用多重数据来进行选线。
  5.高压限流熔断器(FU)  高压限流熔断器是整个装置的后备保护器件，用来防止短路事故，具有开断迅速、开断容量大的特点。
  6.电压互感器(TV)  用于将系统的一次高电压转换为微机控制器可处理的二次低电压，供监测及采样。
  7.高压隔离开关(QS)  用于本装置安装和维护时的投切。装置的基本工作原理当系统出现高幅值的工频过电压时，组合式过电压保护器TsP首先投入工作，将系统过电压限制在电气设备绝缘允许的安全范围内;当系统出现的过电压幅值较低时，分相阻容吸收器R-C工作，吸收高频过电压，对设备提供弱绝缘保护。当系统发生单相接地时，微机控制器ZK对电压互感器提供的三相电压Ua.  Ub.  Uc和开口三角电压UO的信号进行计算处理，判断接地性质和接地相，并进行如下处理:  如果发生的故障是间歇性电弧接地，微机综合控制器中的消弧元在判定接地的相别后，令故障相的高压真空接触器闭合，使系统由不稳定性的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地，故障相电压降为零，电弧消失。数秒钟后，再令接地的高压真空接触器断开，这时并联的电阻电容吸收器R-C工作，限制故障相电压的恢复速度值，避免接地点因过电压而重燃，若故障消失，说明这一电弧接地故障是因过电压冲击引起的瞬时性接地故障，系统恢复正常运行。如果接触断开后，系统再次在原故障相出现稳定电弧接地，装置认定此故障为永久性的接地故障，于是再次闭合故障相的高压真空接触器，等待值人员处理。微机控制器的选线单元同时采集零序电流信号进行计算，判断，选出故障线路。
  如果发生的故障是金属性的直接接地故障，装置可根据用户要求将故障相母线直接接地，减少流过故障点的电流，发出指示信号，等值班人员或微机选线处理。
  如果发生的故障是TV断线故障，装置只发出指示信号，等待值班人员处理。  装置的主要特点t、大幅度提高电力系统的安全稳定运行水平可将各类过电压限制到较低的电压水平，使因过电压引起的绝缘事故及连发事故大为减少。
  2、具有完善的过电压保护功能可保护大气过电压、操作过电压以及弧光接地过电压，其限制弧光接地过电压的功能比装设消弧线圈好、
更完善，安装本装置后，原来按设计规范要求应装设消弧线圈的系统可以不再装设。
3、改善电网的运行条件由于消除了这类电网中原作用时间长的弧光接地过电压，使金属氧化锌避雷器(MOA)发生事故的机率大为降低。
4、可替代独立的小电流选线装置和微机消谐装置，高压开关柜屏面设计，方便工作人员操作。
  5、选型简单，使用方便本装置消弧和过电压保护的机理与电网的单相接地电容电流大小无关，因而其保护性能不电网运行方式的改变和电网扩大的影响，在大网小网中均可使用。
6、结构简洁、安装方便整个装置组成一台高压开关柜可替代原电压互感器柜，结构简单，体积小，安装、调试方便，不再另外占地，既适用于变电站，也适用于发电厂的高压厂用系统，既适用于新建站，也适  用于老站的改造，原装有消弧线圈的系统，加装本装置，保护更完善。

弧光接地过电压的危害及其限制措施
弧光接地过电压又称间隙性弧光接地过电压，当中性点非直接接地系统发生单相间隙性弧光接地故障时，由于不稳定的间歇性电弧多次不断的熄灭和重燃，在故障相和非故障相的电感电容回路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值一般可达3.15～3.5倍相电压，这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，对电力系统的设备危害极大，主要表现在以下几个方面：
⑴随着电网的发展，具有固体绝缘的电缆线路应用较多，由于固体绝缘击穿的积累效应，当系统发生单相弧光接地时，在3.5倍过电压的持续作用下，造成电气设备绝缘的积累性损伤，在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
⑵弧光接地过电压使电压互感器饱和，容易激发铁磁谐振，导致过电压或电压互感器爆炸事故。
⑶弧光接地过电压的能量由电源提供，持续时间较长，当过电压超过避雷所能能承受的400A  2ms的能量时，就会造成避雷器的爆炸事故。
因220KV及以下电压等级的系统中，系统的绝缘水平主要决定于雷电过电压（大气过电压），故这一电压等级的避雷器主要用于限制雷电过电压，要求3.5倍以下的过电压不动作，而弧光接地过电压一般不超过3.5倍，避雷器对弧光接地过电压根本不能限制。目前我国限制弧光接地过电压的措施主要有中性点直接接地或经小电阻接地，中性点采用经消弧线圈或自动调谐的消弧线圈接地，采用消弧及过电压保护装置
⑴中性点直接接地或经小电阻接地，弧光接地过电压问题并不突出，一般情况下最大过电压不超过2．5倍的相电压，但扩大了单相接地时的故障电流，加剧了故障点的烧伤、牺牲了对用户供电的可*性。
⑵采用消弧线圈或自动调谐的消弧线圈。由于消弧线圈的电感电流补偿了系统的电容电流，降低了故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，避免了长时间燃弧而导致相间弧光短路的可能性。同时可带单相接地运行，提高了供电可*性，但现行消弧线圈设计自动跟踪或自动调谐是在电网工频下完成的。在稳定电弧接地和金属性接地阶段，通过故障点电流才是经消弧线圈自动跟踪补偿（或自动调谐）后的残流，此时非故障相上发生的过电压较低，最大才达2．3倍相电压，而间歇性弧光接地时产生的过电压已不再是稳态的正弦波，而以高次谐波为主，显然，当频率增加时，对于电容电流是增加的，而电感电流是减少的，无法补偿谐波电流。
⑶采用消弧及过电压保护装置
装置主要由三相组合式过电保护器TBP，可分相控制的高压真空接触器JZ，微机控制器ZK，高压限流熔断器组件FUR及带有辅助二次绕组的电压互感器PT等组成，一旦系统发生单相间隙性弧光接地过电压微机控制器ZK立即判别故障类型与相别并向故障相的真空接触器JZ发出动作指令，真空接触器JZ在0．1S左右完成合闸动作，间隙性弧光接地随之被转化为金属性接地，弧光接地过电压消失，真空接触器动作之前的过电压由三相组合式过电压保护器TBP限制在较低的数值，由于时间短，能量不超过TBP允许的400A2ms的能量指标，仍可保证TBP的安全，该装置限制过电压的机理与电网对电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而改变

单相接地中最危险的是间歇性的弧光接地，因为网络是一个具有电容电感的振荡回路，随着交流周期的变化而产生电弧的熄灭与重燃，就可能产生4倍左右相电压的过电压现象，这对电器是很危险的，特别是35千伏以上的系统，过电压可以超过设备的绝缘能力而造成事故。