编号：AQ-JS-06543
( 安全技术)
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110kV变电站弧光接地过电
压故障分析
Fault analysis of arc grounding overvoltage in 110 kV Substation
110kV变电站弧光接地过电压故障
分析
使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。
介绍夹江供电局110kV黄土变电站一起由于弧光接地短路故障诱发10kV电压互感器发生的铁磁谐振过电压，描述了故障发生的现象以及现场开关保护装置的动作情况，对引起故障的原因进行了综合分析。
110kV黄土变电站位于四川省乐山市夹江县黄土镇，于1996年年底投入运行。主要担负着联接乐山范坝站、峨眉朱坎站、洪雅槽渔滩站110kV电网及夹江地区的供电任务，主变容量为2×3150kVA。
110kV系统为单母线分段带旁母;35kV、10kV系统为单母线分段的接线方式。110kV进出线有五回，35kV出线四回，10kV出线五回。
1故障发生过程与现象
经过现场勘察发现，事故造成110kV黄土变电站10kV母线I、II段四元件中性点TV烧毁，电压互感器铁芯绝缘漆由于高温熔化溢出外壳，用户侧计量箱烧毁。
线路巡视发现，10kV黄万线5号杆，大号侧右侧拉线U型线夹及地锚拉杆被盗，被盗拉线搭落在线路T接用户侧的C相上。10kV 黄马线5号杆，线路接地点曾经不断出现电弧声和弧光。
盗窃者盗得拉线金具后，将钢绞线丢弃，被丢弃的钢绞线由于自身的重量和弹性，使之在带电导线上不断来回接触和断开（自由振荡），接地故障点产生间隙性电弧，造成接地点电弧间隙性的熄灭和重燃，钢绞线自由振荡结束后，造成10kV黄马线C相非金属永久性接地。
2故障原因分析
10kV配电系统大多采用中性点不接地方式运行，其线路(尤其是电缆出线)对地存在分布电容，当系统运行正常时，各相电压互感器的感抗相等，中性点电压等于零。但如果当线路因断线、雷击或其
他原因而产生单相接地故障时(如A相)，接地相对地电压降到接近于零，而非故障相对地电压上升到倍，导致严重的中性点位移，中性点对地电压升高，系统的稳定性和对称性遭到破坏。中性点不接地运行方式的主要特点单相接地后，允许故障维持一定的时间（规程规定不超过2h），不致于引起对用户中断供电，提高线路的供电可靠性。但随着中压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中压电网对地电容电流亦大幅度增加，在发生单相接地故障时，其接地点电阻较大且接触不良，因而在接地点出现瞬燃瞬熄的电弧放电。由于单相接地时接地电弧不能自动熄灭，从而造成电压瞬高瞬低，同时引发电能、磁能的振荡，必然产生弧光过电压。弧光接地过电压一般为3～5倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。对于全部(或大部分)是电缆出线的电网，网络的电容电流会更大，单相接地后电弧往往不能自行熄灭。
10kV黄马线接地后出现电弧间歇性接地，产生电弧接地过电压，电压互感器的三相铁芯受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，
各相感抗发生变化，各相电感值不相同，中性点位移产生零序电压。由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁芯逐渐磁饱和，其电感迅速减小，当电感降到满足ωL＝1/ωC时，即具备谐振条件，从而产生谐振过电压。在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，必然造成电压互感器烧损。
对铁磁谐振回路，在10kV黄马线接地后出现电弧间歇性接地后产生的电弧接地过电压激励下，回路由非谐振工作状态跃变到谐振工作状态，电路从感性变为容性，发生相位反倾，在电气元件上产生过电压。这一谐振过程虽然时间非常短暂，但后果却十分严重。如果运行线路有绝缘薄弱的地方，则造成击穿事故，10kV黄高线计量箱烧毁短路，就充分体现了这一暂态过程。
3总结
近年来，电力线路遭受盗窃、破坏的事故频繁发生。此类事故往往会降低电力线路的机械强度，出现倒杆、倒塔、断线等故障。
单相弧光接地过电压引起的重大事故分析 【摘要】随着经济的高速发展，电力系统越来越庞大，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都是对电气设备的安全运行造成直接的、严重的考验，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次冲击破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当累积一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断。仅供参考，不足之处，请提出宝贵意见。 【关键词】弧光接地；过电压 随着电力系统的随着经济的高速发展，电力系统越来越庞大，尤其是电网中电缆越来越多，电网中的各种过电压发生机率越来越高，而弧光接地过电压不属于常见的，没引起重视，每一次的过电压都是对电气设备的安全运行造成直接的、严重的考验，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次冲击破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当累积一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断。2011年11月，XX热电厂主控室事故信号报警，并网运行的#2、#3发电机组跳闸，厂内10KV高压系统母联开关跳闸。值班人员检查两个发电机组均为差动保护动作，厂内10KV高压系统母联开关为过流动作。 （1）配电室现场检查：1）一电缆出线柜内过电压保护器爆炸，产生较大冲力。2）一厂变压器三相高压熔断器全部熔断，过电压保护器烧毁。3）一高压风机重启时，接地报警。 （2）绝缘摇测检查：1）#2机组A：0B：0C：6GΩ。 2）#3机组A：0B：0C：2.5GΩ。3）高压电机：0（兆欧表检查）用2500V 摇表检查绝缘为200MΩ。 （3）发电机定子检查：#2、#3发电机定子绕组多处绝缘受损。 故障前运行方式：35KV架空线#2线运行，#2主变压器运行，35KV架空线#1线备用，35KV母联开关备用，10KV母线母联开关全部运行。故障时无设备操作，电网无重大波动。 故障分析：由于电厂为早期投产，没有录波设备及后台机检测，根据故障现象及厂家、专家分析，认为造成这次故障的根本原因是高压电机的弧光接地，产生过电压，致使过电压保护器爆炸弧光短路。 单相弧光接地过电压的形成机理。 单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于电网中性点不接地
第9章 操作过电压与绝缘配合 9-1试用集中参数等值电路来分析切空载线路过电压。 9-2空载线路合闸过电压产生的原因和影响因素是什么？ 9-3某220kV 线路全长500km ，电源阻抗S X =115Ω，线路参数为0L =1.0mH/km ，0C 0C =0.015μF/km，设电源的电势为E=1.0p.u.，求线路空载时首末端的电压。 9-4切除空载线路过电压与切除空载变压器时产生过电压的原因有何不同？断路器灭弧性能对这两种断路器有何影响？ 9-5为何阀式避雷器只能限制切空载变压器过电压而不能用来限制其它操作过电压？ 9-6断路器中电弧的重燃对这种过电压有什么影响？ 9-7试分析在电弧接地引起的过电压中，若电弧不是在工频电流过零时熄灭，而是在高频振荡电流过零时熄灭，过电压发展情况如何？ 9-8试述消除断续电弧接地过电压的途径。 9-9试说明绝缘配合的重要性，实际应用中是如何考虑绝缘配合的？ 9-10试确定220kV 线路杆塔的空气间隙距离和每串绝缘子的片数，假定该线路在非污秽地区。
9-1试用集中参数等值电路来分析切空载线路过电压。 答：我们用单相集中参数的简化等效电路来进行分析，如图9-1所示，在S 断开之前线路电压U C (t)=e(t),设第一次熄弧（设时间为t 1）发生断路器的工频电容电流i c (t)过零时，如图所示，线路上电荷无处泄放，u c (t)保留为E m ，触头间电压u r （t ）为 U r (t)=e(t)-E m =E m (coswt-1)经过半个周期以后，e(t)变为-E m ，这时两触头间的电压，即恢复电压2E m 。此时，如果触头间的介质的绝缘强度没有得到很好恢复，或绝缘恢复强度的上升速度不够快，则可能在t 2时刻发生电弧重燃，相当于一次反极性重合闸，U Cmax 将达到-3E m ，设在t ＝t 3时，高频(重合闸过程，回路振荡的角频率为T LC /10=ω，大于工频下的M)电容电流第一次过零时熄弧，则u c (t)将保持-3E m ，又经过T ／2后，e(t)又达最大值，触头间电压u r (t)为4E m 。若此时触头再度重燃，则会导致更高幅值的振荡，U Cmax 将达+5 E m 。依此类推，每工频半周重燃一次，线路电压将达很高数值，直至触头间绝缘足够高，不再重燃为止。线路上的过电压将不断增大，一直达到很高的数值。 图9-1 切除空载线路时的等值计算电路图 9-2空载线路合闸过电压产生的原因和影响因素是什么？ 答：产生的原因是合闸过程中电流无法突变，电路产生非周期分量，引起衰减性振荡，当时间达到某一值时，电压达到最大值，产生合闸过电压。 影响因素一是合闸相位，二是线路损耗，三是线路上残压的变化。 9-3某220kV 线路全长500km ，电源阻抗X S =115Ω，线路参数为L 0=1.0mH/km ，C0=0.015μF/km，设电源的电势为E=1.0p.u.，求线路空载时首末端的电压。 解：略
单相弧光接地过电压的分析和防范 发表时间：2016-07-25T11:33:54.453Z 来源：《电力技术》2016年第4期作者：邱晓博[导读] 随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高. 西电宝鸡电气有限公司 721103 摘要：随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。关键词：单相弧光接地、过电压、中心点、消弧线圈 1. 单相弧光接地过电压的形成机理 对于电网中性点不接地系统，发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：UMAX=1.5Um+(1.5Um-0.7Um)=2.3Um 单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误和产品质量欠佳，再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。 2 单相弧光接地产生的原因 从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在6KV-35KV电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的电力网中，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大，供电系统亦属于这种情况。根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～35KV电力系统，当单相接地电流小于30A时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～35KV电网的接地电流小于5A时，其中性点可采用不接地运行方式。 3. 单相接地电流的分类 在中性点不接地系统中发生单相接地时，单相接地电流IC等于正常时相对地电容电流ICi的3倍，即IC=3∑ICi。单相接地电流主要有如下3种：①单相接地时架空线的电容电流IC1：②单相接地时电力电缆电容电流IC2：③单相接地时发电机电容电流IC3 4. 防范措施 针对电力系统发生单相接地后的现状，要解决过电压以及发电机的单相接地电流的问题，应从以下几方面着手，以提电力系统在出现单相接地时的稳定性和安全性。 4.1 改变系统中性点的接地方式 电力系统中性点目前采用的是不接地运行方式，这种方式有诸多优越性，根据《电气事故处理规程》的规定，在出现单相金属性接地时，可以运行1～2h，在出现单相弧光接地时可以运行15min，这对于电力用户来说其可靠性相对较好。但是实际上一旦产生弧光接地，过电压以及大的接地电流对电气设备的损坏是迅速的，根本就没有15min的时间留给值班人员进行分析、判断和处理。中性点采用消弧线圈接地，是有效的措施之一。 4.2 消弧线圈防治措施 消弧线圈是一个铁芯可调节的电感线圈，将它装设于热电厂发电机或即将新建的变电站变压器的中性点，这样系统一旦发生单相接地（不针对弧光接地高频分量）时，可形成一个与接地电流大小近似相等、方向相反的电感电流与容性接地电流相补偿，从而达到限制接地电流，避免在接地点形成弧光。 4.3 消弧、消谐及过电压保护装置 消弧消谐选线及过电压保护装置,主要应用于6～35kV中性点非有效接地电网，不仅能对该类电网中的各类过电压（弧光接地过电压、谐振过电压、操作过电压）加以限制，而且能够准确选出系统的接地线路,有效地提高了该类电网的运行安全性及供电可靠性。 4.4 二次消谐装置 采用微机二次消谐技术,当系统发生谐振时，微机消谐装置在PT的开口三角绕组瞬间接入大功率的消谐电阻,利用消谐电阻破坏系统的谐振参数,消耗谐振功率,从而消除系统的谐振综上所述，目前中性点不接地的运行方式已不能满足安全、可靠运行的需要。同时发生单相弧光接地过电压所产生的过电压对电网的所带来的危害已日益加剧。因此加强电力系统中性点不接地系统方式的保护已十分必要。采用避雷器，消弧、消谐及过电压保护装置等保护装置来加强电力系统的安全运行，加强运行维护管理对于保障电网的安全、稳定和可靠运行有相当积极的作用故障。参考文献[1]李佳斯王国维，浅析10KV配网小电阻接地过电压产生原因及其防治措施[J]中国水利水电技术应用。2011（8）；187-188 作者简介：邱晓博男34岁在西电宝鸡电气有限公司从事6-35KV高压开关柜二次设计工作多年，对二次电气设计、事故原因分析等有深刻见解。
10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办 法示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法示范文本 使用指引：此管理制度资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 事故情况简介 近几年，随着城网的迅速发展，电缆线路的比例逐年 增多，导致对地电容电流剧增。由于10～35kV系统单相 接地引发的电网事故愈来愈多，由此带来的经济损失和社 会影响也越来越大。 仅就北京供电局1998年7～10月的统计发现，由于 10kV系统单相接地而引发的事故便达4起，有的造成全站 停电，影响重要用户供电，有的造成主变压器损坏、开关 柜烧毁和避雷器爆炸等，简要情况如下：
(1)1998年7月6日，北京肖庄35kV4号母线34路B相发生单相接地，故障持续1h后，引发301开关内附CT主绝缘击穿，开关爆炸起火，1号主变差动跳闸。2号主变在自投过程中经受一次出口短路冲击，由于有载调压开关重瓦斯继电器因振动动作，2号主变也掉闸，造成全站负荷停电。 (2)1998年7月21日，北京北土城站10kV5号母线发生单相接地，在查找故障线路的操作过程中，把5号母线单相接地故障接到了3号母线上，引起211开关爆炸，并造成一台进口全密封110kV、31.5MVA主变压器因出口短路而损坏。 (3)1998年9月16日，北京古城站10kV5号母线发
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021版防止接地网和过电压事 故 Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
2021版防止接地网和过电压事故 1根据地区短路容量的变化，应校核接地装置（包括设备接地引下线）的热稳定容量，并根据系统短路容量的变化及接地装置的腐蚀程度对接地装置进行改造。 2根据热稳定条件，接地线不考虑腐蚀时，接地线最小截面应符合规程要求。 3接地装置的焊接质量，接地试验应符合规定，各种设备与主接地网的连接必须可靠，扩建接地网与原接地网间应为多点连接。 4接地装置引下线的导通检查工作应每年进行一次，根据历次测量结果进行分析比较，以决定是否需要进行开挖、处理。 5对于运行10年以上的接地网，应每3～5年开挖检查一次，发现地网腐蚀较为严重时，应及时进行处理。 6认真执行《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-2005）中对
接地装置的试验要求，同时还应测试各种设备与接地网的连接情况，严禁设备失地运行。 7接地电阻的测量按照《接地装置工频特性参数的测量导则》（DL475-1992）进行；每4年进行1次接地装置接地电阻的测量。 8接地装置应与线路的避雷线相连，且有便于分开的连接点。当不允许避雷线直接与配电装置构架相连时，接地装置应在地下与避雷线相连，连接线埋在地中的长度不应小于15m。 9配电装置构架上的避雷针（悬挂避雷针的构架）的集中接地装置应与主接地网相连，由连接点至变压器接地点沿接地极的长度不应小于15m。 10独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施。在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地体的长度不得小于15m。
单相弧光接地过电压的分析和防范 1. 前言 随着电力系统的逐渐增容和发展，电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。 2. 单相弧光接地过电压的形成机理 对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于电网中性点不接地系统，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容。经计算表明,发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：U max=1.5U m+（1.5U m–0.7U m）=2.3U m 单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进行了实测，其结果显示，过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y3W-10/31.5）和产品质量欠佳（受潮），再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。由此可见如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。发电机接地电流已远远大于5A，才会造成发电机定子铁芯熔化，即与发电机有电气连接的电力网络的单相接地电流已大大超过了5A。 3 单相弧光接地产生的原因 从上述分析可见，单相弧光接地是威胁电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，
管理制度编号：YTO-FS-PD504 10～35 kV系统弧光接地过电压的危 害及解决办法通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
10～35 kV系统弧光接地过电压的危害及解决办法通用版 使用提示：本管理制度文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1 事故情况简介 近几年，随着城网的迅速发展，电缆线路的比例逐年增多，导致对地电容电流剧增。由于10～35kV系统单相接地引发的电网事故愈来愈多，由此带来的经济损失和社会影响也越来越大。 仅就北京供电局1998年7～10月的统计发现，由于10kV系统单相接地而引发的事故便达4起，有的造成全站停电，影响重要用户供电，有的造成主变压器损坏、开关柜烧毁和避雷器爆炸等，简要情况如下： (1)1998年7月6日，北京肖庄35kV4号母线34路B相发生单相接地，故障持续1h后，引发301开关内附CT主绝缘击穿，开关爆炸起火，1号主变差动跳闸。2号主变在自投过程中经受一次出口短路冲击，由于有载调压
解决方案编号：YTO-FS-PD701 110kV变电站弧光接地过电压故障分 析通用版 The Problems, Defects, Requirements, Etc. That Have Been Reflected Or Can Be Expected, And A Solution Proposed T o Solve The Overall Problem Can Ensure The Rapid And Effective Implementation. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
编写人：xxxxx 审核人：xxxxx 110kV变电站弧光接地过电压故障 分析通用版 使用提示：本解决方案文件可用于已经体现出的，或者可以预期的问题、不足、缺陷、需求等等，所提出的一个解决整体问题的方案（建议书、计划表），同时能够确保加以快速有效的执行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 介绍夹江供电局110kV黄土变电站一起由于弧光接地短路故障诱发10kV电压互感器发生的铁磁谐振过电压，描述了故障发生的现象以及现场开关保护装置的动作情况，对引起故障的原因进行了综合分析。 110kV黄土变电站位于四川省乐山市夹江县黄土镇，于1996年年底投入运行。主要担负着联接乐山范坝站、峨眉朱坎站、洪雅槽渔滩站110kV电网及夹江地区的供电任务，主变容量为2×3150kVA。 110kV系统为单母线分段带旁母;35kV、10kV系统为单母线分段的接线方式。110kV进出线有五回，35kV出线四回，10kV出线五回。 1故障发生过程与现象 经过现场勘察发现，事故造成110kV黄土变电站 10kV母线I、II段四元件中性点TV烧毁，电压互感器铁芯
《高电压技术》复习题 第三篇波、防雷保护、过电压 1.所谓“过电压”是指（电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高）。 3.电力系统在发生雷击或进行操作时，输电线路的都可能产生以（行波）的过电压波，该波过程的本质是（能量沿着导线传播）的过程，即在导线周围逐步建立起（电场和磁场）的过程，也就是在导线周围空间（储存电磁能）的过程。 4.波阻抗Z是（电压波与电流波之间）的比例常数，它反映了波在传播过程中遵循（储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等）的规律，所以Z是（一个非常重要）的参数。 5. 电压波的符号（指取决于它的极性），而与电荷的（运动方向）无关。 6. 过电压波在线路开路末端处的（电压加倍，电流变零），这种电压（加倍升高）对线路的绝缘是（很危险的）。 7.过电压波在线路末端短路（接地）处的（电流加倍，电压变零），该现象表明这时的全部能量都（转化为磁场能量储存起来）。 8.在波过程的分析中，可将入射波和波阻抗为Z的线路，用一个（用一个集中参数）的等值电路来代替，其中（电源电势等于电压入射波的两倍，该电源内阻等于线路波阻抗Z）。这就是应用广泛的（彼得逊）法则。 12.雷电放电是一种（超长气隙的火花放电）。“云—地”间的线状雷的放电经过（先导电，后放电回击）等阶段完成的。 13.雷暴日是（一年中发生雷电的田鼠，以听到雷声为准）。在一天内只要听到过雷声，无论（次数多少）均计为（一个雷暴日），雷暴小时数则是（一年中发生雷电放电的小时数，）即在一个小时内只有（一次雷电），就计作（一个雷电小时）。 14.雷电通道（即主放电通道）可达数千米长，而半径仅为数厘米，类似于（一条分布参数线路），，它具有的等值波阻抗称作（雷道波阻抗），我国规程建议（Z0≈300Ω）。 19.称（雷击于线路附近或甚至雷击于接地的线路杆塔顶部）时，在（绝缘的导线上引起的感应过电压）为感应雷击过电压。感应雷击过电压在三相导线上（同时出现），且数值（基本相等），不会出现相间（电位差和相位闪络）。 20.现代电力系统中实际采用的防雷保护装置有（避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地、）电抗线圈、电容器、消弧线圈、自动重合闸等等。 21.避雷针较宜用于（变电所、发电厂那样相对集中）的保护对象，避雷线则宜用于（像架空输电线路那样伸展很广）的保护对象。 22.雷电绕过（避雷装置而击中被保护的物理）的现象称作绕击。 23.避雷器被（雷电过电压）击穿，在工作电压的作用下将有（一工频电流继续流过已经电离化了的击穿通道），这一电流称为（工频）续流。 25.阀式避雷器主要由（火花间隙F及与之串联的工作电阻R）两大部分组成。因此，它的最主要保护特性参数就是（火花间隙的冲击冲击放电U0（i））和流过避雷器的冲击电流在（工作电阻上）产生的压降，即（残压）。 26.避雷针的保护角（θ=45°），避雷线的保护角（θ=25°）。 29.在（雷暴日次数Zc=40情况下100km的线路）每年因雷击而引起的跳闸次数称为（雷击跳闸率），其单位为（次/100km.40雷暴日）。 30. 为限制进入变电所的雷电过电压波的波前陡度和阀式避雷器动作后的续流，应（取接近变电所 2km线路段）作为进线保护段。进线保护段内避雷线的保护角（不宜超过20°，最小应超过15°），杆塔的（接地电阻）应降低，以提高（进线保护段的耐雷水平）。 33.电力系统绝缘配合的根本任务是（正确处理过电压和绝缘这一矛盾）。以达到（任务安全，经济供电）的目的。 3.试述冲击电晕对防雷保护的有利和不利方面。
谐振接地系统中单相接地引起的过电压分析 摘要: 单相接地故障是电力系统中主要的故障形式，由其引发的各种过电压事故很多。本文描述了单相接地的各种现象，分析了谐振接地系统中单相接地引起的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压，特别是两种不同工作方式的消弧线圈自动调谐装置对消除铁磁谐振过电压的影响。 关键词:单相接地弧光接地过电压消弧线圈铁磁谐振 前言 配电网中性点经消弧线圈接地方式，又称为谐振接地方式，在谐振接地系统中有三种过电压对其影响最大，即雷击过电压、弧光接地过电压和铁磁谐振过电压。前两种过电压可以采用比较明确有效的措施来进行防护，如对于雷击过电压，可以采用避雷器等防雷保护措施来限制其危害性。对于弧光接地过电压，通常采用消弧线圈进行有效的抑制。但对于铁磁谐振过电压，虽然目前可采用的防治措施很多，但实际效果和评价各不相同，铁磁谐振过电压在实际运行中仍然经常引发严重的事故。长期运行经验表明，单相接地故障是电力系统中主要的故障形式，约占60％以上。当电网发生单相接地时, 容易产生间歇性弧光接地, 此时产生的弧光接地过电压和由此激发的铁磁谐振过电压将会导致弱绝缘的击穿，甚至发展为相间短路故障而引发跳闸。我厂的6kV配电网为谐振接地系统，且单相接地时有发生，因此对谐振接地系统中单相接地引起的弧光接地过电压和铁磁谐振过电压进行分析是十分必要的。 1单相接地的各种现象 运行中单相接地一般是间歇性电弧接地→稳定电弧接地→金属性接地。根据实测, 间歇性电弧接地, 持续时间可达0.2～2S, 频率可达300～3000Hz;然后呈稳定电弧接地, 持续时间可达2～10s,最后, 故障点导线被烧熔成为金属性接地, 即所谓永久性故障接地。另一种情况是暂时性的单相电弧接地如（雷击、鸟害等），当系统电容电流超过一定数值时，电弧难以自动熄灭。然而这个电流又不至于大到形成稳定电弧的程度，因此可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态。两种间歇性的电弧导致系统中电感－电容回路的电磁振荡过程，产生遍及全系统的的弧光接地过电压。 2消弧线圈自动调谐对弧光接地过电压的抑制 间歇性电弧接地流过故障点的电流中包含两个分量，即工频分量和高频分量。在谐振接地系统中，现行所有消弧线圈设计的自动调谐都是在电网工频下完成的，不能补偿高频分量，因此消弧线圈自动调谐不能消除弧光接地过电压。
课程设计 设计题目:电力系统过电压与接地装置 班级：电气化铁道技术1132 姓名：刘浩 学号：201108023211 指导教师：赵永君 二〇一三年六月十九日 摘要 本课程设计中和运用高电压技术、电力系统过电压、接地技术等知识，采用理论与实践相结合的方法，研究电力系统各种过电压防护措施研究接地装置的测量方法和降阻方式，设计电力系统的接地装置等。 关键词:内部过电压雷电过电压接地保护 前言 电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，
并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。 为了保护电力系统、用电设备和人员的安全，往往采用接地的方式来保证设备和人员的安全。本课程设计根据《高电压技术》简单的对电力系统的过电压与接地装置进行研究。 电力系统过电压与接地装置 一、电力系统过电压 在电力系统中，由于雷电、电磁能量的转换会使系统电压产生瞬间升高，其值可能大大超过电气设备的最高工频运行电压。其对电力系统的危害是很大的。电力系统过电压主要分以下几种类型:雷电过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。 1内部过电压 1.1工频过电压 系统中在操作或接地故障时发生的频率等于工频(50Hz)或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用当系统操作、接地跳闸后的数百毫秒之内，由于发电机中磁链不可能突变，发电机自动电压调节器的惯性作用，使发电机电动势保持不变，这段时间内的工频过电压称为暂时工频过电压。随着时间的增加，发电机自动电压调节器产生作用，使发电机电动势有所下降并趋于稳定，这时的工频过电压称为稳态工频过电压。
弧光接地过电压引起设备烧毁事故原因分析 王接旭，侯建军，丁晓峰 （新密市电业局，河南郑州 452370） 摘要：这是一起由于10kV出线A相发生非金属接地短路产生弧光接地过电压的事故，造成10kV母联开关爆炸、10kV I母、II母C相电压互感器以及两条备用出线板上刀闸相继烧毁事故，此时两台运行变压器低压侧开关分别跳闸，减少了事故范围的扩大。 关键词：弧光接地过电压开关跳闸分析 Analysis on the cause of the accident of the burning equipment caused by arc grounding Over-voltage WANGjiexu HOUJianjun DINGXiaofeng (Xinmi Electric Power Bureau,zhengzhou 452370,Henan) Abstract：This accident was due to the occurrence of arc gorunding over-voltage coused by the non-metallic gound short circuit failure of 10kV outgoing line of A-phase, resulted in the explosion 10kV bus coupler switch and 10kV I bus, II bus C-phase voltage transformer and two standby switch on the board have been burned win accident,meantime two low-voltage side of transformer operation switch successive tripped, to reduce the expansion of the scope of the accident. Keywords: arc gorunding, over voltage, switch tripping, Analysis. 引言 目前我国10kV线路电力网络采用中性点不接地的方式运行，当10kV出线发生单相接地时，接地电流只是网络电容电流，比较小，保护装置不动作于跳闸，只给出信号，电网可持续运行2小时，故提高了供电可靠性。其缺点是经济性差，因10kV中性点不接地网络单相接地时，使不接地相对地电压变成了线电压，易出现弧光引起的谐振过电压，造成对电力设施的严重损坏。 一事故经过 1.1事故前运行方式 110kV某变电站一次主接线如（图一）所示，110kV东母带1#主变运行，110kV西母带2#主变运行，110kV母联处于解备位置。1#、2#（2×40MW）分别带10kV I段、10kV II段运行，10kV母联开关处于热备用状态，10kV备用出线均在解备位置。 图一 110kV变电站接线图 1.2 事故动作报告 2009年6月11日21时43分，110kV变电站后台机报“10kVⅡ母PT接地”时，正当值班人员准
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 配电网接地故障原因分析及处 理对策(标准版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
配电网接地故障原因分析及处理对策(标 准版) 1引言 在10～35kV电网中，各类接地故障相对较多，使电网供电的可*性降低，对工农业生产及人民生活造成很大影响，所以必须认真分析故障原因，采取有效的防护措施。 2故障原因 (1)雷害事故。10～35kV系统网络覆盖面较大，遭受雷击的概率相对增多，不仅直击雷造成危害，而且由于防雷设施不够完善，绝缘水平和耐雷水平较低，地闪、云闪形成的感应过电压也能造成相当大的危害，导致设备损坏，危及电网安全。 (2)污闪故障。10～35kV配电网络中因绝缘子污秽闪络，使线路多点接地的故障也经常发生。据对10kV配电线路的检查发现，因表
面积污而放电烧伤的绝缘子不少。绝缘子污秽放电，是造成线路单相接地和引起跳闸的主要原因。 (3)铁磁谐振过电压。10～35kV系统属于中性点不接地系统，随着其规模的扩大，网络对地电容越来越大，在该网络中电磁式电压互感器和空载变压器的非线性电感相对较大，感抗比容抗大得多，而且电磁式电压互感器一次线圈中性点直接接地，受雷击、单相地和倒闸操作等的激发，往往能形成铁磁谐振，谐振产生的过电压最高约达线电压的3倍，能引起绝缘闪络、避雷器爆炸，甚至电器设备烧毁。 (4)弧光接地过电压。配电网络是属于中性点绝缘系统，当发生单相接地时，健全相电压将升高到线电压，但是如果发生单相间歇性的对地闪络、线路下的树木在大风作用下间歇性地对导线形成放电，接地点电弧间歇性地熄灭与重燃，引起电网运行状态的瞬息变化，导致电磁能的强烈振荡，并在健全相和故障相产生暂态过电压，健全相的最大过电压为线电压的3.5倍，故障相的最大过电压为2倍。如果网络中存在绝缘弱点，热必会引起击穿、短路或危及电气
1题型：简答题 题目：什么叫做操作过电压？ 答案：电力系统是由电源、电阻、电感、电容等元件组成的复杂系统，当开关操作，或事故状态引起系统拓扑结构发生改变时，各储能元件的能量重新分配并发生振荡，在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程的过电压，称为操作过电压。 2题型：简答题 题目：简述电力系统中操作过电压的种类。 答案：（1）空载线路合闸过电压：包括正常空载线路合闸过电压和重合闸过电压； （2）切除空载线路过电压； （3）切除空载变压器过电压； （4）电弧接地过电压。 3题型：单项选择题 题目：以下属于操作过电压的是______。 A、工频电压升高 B、电弧接地过电压 C、变电所侵入波过电压 D、铁磁谐振过电压 答案：B 4题型：简答题 题目：在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型？ 答案：（一）6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压； （二）110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压； （三）330～500kV：合空载线路过电压。 5题型：填空题 题目：要想避免切空线过电压，最根本的措施是__________。 答案：改进断路器的灭弧性能。 6题型：简答题 题目：试说明电力系统中影响切空载线路过电压的因素有哪些？ 答案：（一）断路器的灭弧性能； （二）线路泄漏损耗； （三）中性点运行方式； （四）系统参数。 7题型：简答题 题目：试说明电力系统中限制切空载线路过电压的措施有哪些？ 答案：（一）提高断路器的灭弧性能，减少或避免电弧重燃； （二）在断路器中加装并联分闸电阻； （三）装设避雷器。 8题型：单项选择题 题目：以下几种方法中在抑制切空载线路过电压时相对最为有效的是（）。
雷击过电压损坏设备可分为两种情况，一种是受雷电直击，另一种受感应雷影响所致。据统计电子设备受雷电直击而损坏的机率很小，而绝大多数损坏为感应雷造成，雷电行波通过传输信息的电路线传至电子设备使其某些电子元件受损。 还有一种情况值得重视的是电子设备附近的大地或其他设备的接地体，因受直击雷引起的电位升高，会使电子设备造成反击，使之对地绝缘击穿。根据传统经验电子设备的地线与电源设备的地线分开设置是减少这种雷电侵入途径的有效措施之一。所以凡联结有输人或输出线路的电子设备应考虑以上三条侵入途径。 不论那种途径侵入的雷击过电压加在电子设备上冲击引起两种过电压，一种是：使平衡电路某点出现超过允许的对地过电压，称为纵向过电压，地电位上升引起的反击也属于从地系统侵入的纵向过电压；另一种是平衡电路线间或不平衡电路线对地出现的过电压称为横向过电压。使用对称传输线的设备，横向过电压是因线路两线间存在不同的纵向过电压；或因纵向防护元件放电性能的分散性(如动作时间有快慢的差别)是造成横向过电压的原因，如果在平衡线路上的两个纵向防护元件，其中一路故障或失效这就造成了横向过电压的极限情况。对不平衡电路如对连接同轴电缆的电子设备其纵向过电压即横向过电压。雷电冲击过电压可导致绝缘击穿，也可产生过电流。进行纵向雷击试验的目的，在于检验设备在纵向过电压下元器件对地的绝缘。横向雷击试验则是检验两线间出现冲击过电压时设备耐受冲击的能力。 在电子设备中，易受雷击过电压损坏的元部件，大多数是靠近设备的入口端，如纵向过电压会击穿线路和设备间起匹配作用的变压器匝间、层间、或线对地绝缘等。横向过电压可随信息同时传至设备内部，损坏设备内的阻容元件及固体元件。设备中元器件受损的程度，取决于元器件绝缘水平，即耐受冲击的强度，对具有自复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦过压消失，即可恢复。有些非自复性的绝缘介质，冲击时只有小电流流过，一次冲击不会立即中断设备，但经过多次冲击，随着多次冲击的累积可能会使元件逐渐受损最终导致毁坏，这就是为什么在试验时要试验冲击次数，极性和间隔的原因所在。 电子元件受雷击损坏的情况，概括起来不外下列三种：(1)受过电压损坏的，如电容器、变压器及电子元件的反向耐压。 (2)受过电压冲击能量损坏的，如二极管PN结正向损坏，冲击危险程度在于流过元器件的过电流大小和持续时间，即能量大小。(3)易受冲击功率损坏的，对元件的危害决定于冲击电压峰值和由此而产生的过电流。 防雷元件性能 防雷元件的冲击特性与试验方法的关系甚为密切，它是规定防雷元件技术参数标准的基础之一。但试验方法又与雷电波形有联系。因为电子设备大都在一定的频率范围内工作，不同频率范围的通路，对冲击波有着不同的响应。因此，对雷电冲击波形进行频谱分析，无论对电子设备的防雷设计和试验都是有意义的。 防雷元件种类繁多，概括起来可分间隙式的(如放电间隙、阀型避雷器、放电管等)和非间隙式的(如压繁电阻、齐纳二极管)，再推广一下像扼流线圈、电阻、电容……也可归人这一类，从动作时间来说有快慢的区别。 使用在电涌保护器(sPD)中几类元件的有关参数，虽然有厂家产品说明，但在选用时有的参数还须注意了解。例如放电管的伏秒特性：表征放电管点火电压与时间的关系。它反映了各种不同上升速度的电压波作用在放电管上其点火电压和延迟时间的关系。由伏秒特性曲线可以判断放电管的防护能力。放电管属间隙式，有空气间隙、气体放电管等。再如氧化锌压敏电阻，是一种对电压敏感的元件，是一种陶瓷非线性电阻器，有氧化锌、氧化硅。这种元件，其电压非线性系数高、容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小等特点。并且有结构简单，成本低等优点，是目前广泛应用的过电压保护器件。适用于交流电压浪涌吸收和各种线圈，接点间过电压的吸收和灭弧，在电子器件过电压保护中广为应用。在选用时关注的是通流容量；按规定的电流波形，在一定的试验条件下施加的冲击电流值，压敏电阻所能承受冲击电流的能力。我国对压敏电阻的考核一般以8／20us波形，在室温条件下，间隔5分钟单方向冲击两次后，5分钟内测试压敏电阻的起始动作电压Vlma值的变化率在百分之十以内时，冲击电流的最大幅值定为通流容量。压敏电阻的残压(LJres)：压敏电阻通过电流时，在其两端的电压降谓之残压。通常均以规定的波形，通过不同的电流幅值进行残压测试。目前采用8／20us电流波形，以100A、1000A、3000A、5000A及该元件的满通容量进行残压试验。另外还有半导体浪涌抑制器件：如瞬间二极管，它是一种过箝压器件，简单TKS，利用大面积硅园锥P-N结的雪崩效应实现过箝位，TRS响应速度快、漏电流小，是极佳的过电压吸收器件。齐纳二极管较为常用，其无极性，正反向具有相同的保护特性，但器件的
单相弧光接地过电压的危害 我国3一35kV(含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，因而不影响电能的正常传输。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升高至线电压，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，在健全相的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GGX 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件组成: 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限制，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。