消弧線圈“消除弧光接地過電壓”的異議

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有一些雜志多年多次報(bào)道：消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償或自動調(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跟蹤補(bǔ)償或叫自動調(diào)諧，使消弧線圈功能和應(yīng)用上了一個(gè)新臺階。

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

(1)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;

(2)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;

(3)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，減小了對低壓設(shè)備的反擊以及對信息系統(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)行消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償或自動調(diào)諧是在工頻下完成的

現(xiàn)行所有消弧線圈設(shè)計(jì)的自動跟蹤或自動調(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，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)消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償(或自動調(diào)諧)后的殘流

3 消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償或自動調(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。”在同一頁又指出：“從一方面講，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(間歇性電弧)，消弧線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地電壓最大時(shí)發(fā)生，這又使過電壓的數(shù)值增加。”

總之，消弧線圈自動跟蹤補(bǔ)償或自動調(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：