關(guān)于10kV配電系統(tǒng)增加自動跟蹤補償消弧裝置必要性的技術(shù)分析

王占忠

摘 要： 公司10kV配電系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)（小電流接地系統(tǒng)），在運行中單相接地后會產(chǎn)生接地電容電流。接地電容電流的大小直接影響10kV配電系統(tǒng)運行的可靠性，在GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》3.1.3第二款、3.1.5規(guī)定，接地電容電流超出規(guī)定值后會導(dǎo)致接地過電壓而引發(fā)系統(tǒng)事故，為避免這種情況的出現(xiàn)，采用自動跟蹤補償消弧裝置來補償，以防止中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地而引起弧光過電壓。

關(guān)鍵詞： 電容電流;配電系統(tǒng);供電系統(tǒng)

一、單相接地電容電流的危害

公司10kV配電系統(tǒng)后期新增了發(fā)電機系統(tǒng)、10kV配電系統(tǒng)，均為電力電纜進行輸電，電纜總長度不斷增加，對地電容同時增大，單相接地電流亦增加。單相接地電容電流過大的危害主要有以下幾方面：

（1）弧光接地過電壓危害。當接地電容電流過大，接地點電弧不能自行熄滅，產(chǎn)生間隙性弧光接地過電壓，它不僅擊穿配電系統(tǒng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，線路絕緣薄弱點往往還會發(fā)展成兩相短路事故，對整個10kV配電系統(tǒng)絕緣都有很大的危害。

（2）造成工頻或諧振過電壓。單相接地易發(fā)生工頻或諧振過電壓，直間影響設(shè)備的絕緣水平，危及設(shè)備和人身安全。

（3）接地電弧還可能直接引起火災(zāi)，甚至直接引起可燃氣體爆炸。

二、公司供電系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及接地電容電流計算

公司10kV供電系統(tǒng)主要由電力電纜線路及電力設(shè)備兩部分的電容電流組成。10kV配電系統(tǒng)在設(shè)計初期未設(shè)計自動跟蹤補償消弧裝置，但后期增加了發(fā)電機組和10kV配電系統(tǒng)，單相接地電流就不容忽視。

其中從2015年1月21日總變電站2#所用變?nèi)蹟嗥鏖_關(guān)事故分析，由2#所用變B繞組澆筑絕緣損壞發(fā)生隙性弧光接地，造成2#所用變?nèi)蹟嗥鏖_關(guān)全部短路燒毀，引起二段母線失電。從這起事故分析，系統(tǒng)單相弧光接地的電容電流已超出規(guī)定值，形成過電壓而發(fā)生此次事故。右圖為事故時故障錄波記錄：

從圖中可以看出，B相接地時波形發(fā)生畸變（諧波），產(chǎn)生諧振電壓造成。

公司主要使用電纜供電，電纜最小截面積為95mm2，最大為單芯300mm2，總變一段共13回出線，各類高壓電纜總長度約88千米;總變二段共14回出線，各類高壓電纜總長度約9.5千米，其中單芯電纜電容電流是三芯電纜電容電流2—3倍。因此利用簡化計算方式對公司各配電系統(tǒng)接地電容電流進行估算：

由表1、表2可知總變一段總電容電流最低為17.825A;總變二段總電容電流最低為19.37A，此僅為總變變電站10kV配電系統(tǒng)所帶出線電纜接地電容電流;若將各分變電所電容電流計算在內(nèi)，總變一段總電容電流為29.052A;總變二段總電容電流為29.504A。

按照GB/T50064-2014《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范》3.1.3第二款規(guī)定：不直接連接發(fā)電機、由電纜線路構(gòu)成的6-20kV系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流不大于10A時，可采用中性點不接地方式;當大于10A時又需在接地故障條件下運行時，宜采用中性點諧振接地方式;3.1.5規(guī)定：6kV和10kV配電系統(tǒng)以及發(fā)電廠用電系統(tǒng)，當單相接地故障電容電流不大于7A時，可采用中性點高阻接地方式，故障總電流不應(yīng)大于10A。

因此，按照估算總變接地電容電流已超出設(shè)計規(guī)范要求，按照規(guī)范3.1.6要求宜采用自動跟蹤補償功能的消弧裝置，達到設(shè)計容量后可有效降低接地電流。

參考文獻：

[1]杜澍春，陳維江.GB/T50064-2014“交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設(shè)計規(guī)范”.中國計劃出版社出版，2014（4）.

[2]常美生.高電壓技術(shù).中國電力出版社，2007（195）.