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道：消弧線圈自動跟蹤補償或自動調諧能“消除弧光接地過電壓”等等，實屬誤導。

首先應肯定的是，發(fā)明和制造出消弧線圈自動跟蹤補償或叫自動調諧，使消弧線圈功能和應用上了一個新臺階。

電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的優(yōu)點是：

(1)降低了電網(wǎng)絕緣閃絡(如雷擊閃絡)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，可帶單相接地運行，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，減小了對低壓設備的反擊以及對信息系統(tǒng)的干擾等。這些優(yōu)點是眾所周知的，本文就不再贅述。

1 現(xiàn)行消弧線圈自動跟蹤補償或自動調諧是在工頻下完成的

現(xiàn)行所有消弧線圈設計的自動跟蹤或自動調諧都是在電網(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償或調諧的。

2 單相間歇性電弧接地時刻通過接地故障點的總電流是高頻振蕩電流

運行中單相接地情況，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)實測，間歇性電弧接地，持續(xù)時間可達0.2～2s，頻率可達300～3000Hz ;然后呈穩(wěn)定電弧接地，持續(xù)時間可達2～10s;最后，故障點導線被燒熔成為金屬性接地，即所謂永久性故障接地。

最危險的情況是，發(fā)生在單相間歇性電弧接地時刻，在健康相(非故障相)上發(fā)生的弧光接地過電壓最高(可達3～4倍相電壓)，通過電弧接地故障點的高頻振蕩電流最大(可達數(shù)百安培)，時間雖短，電弧危害很大[1，2]。從電工原理可知，在電路內從一種穩(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，時間雖短，振蕩電流可達到高出穩(wěn)態(tài)下的很多倍，其結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2.3倍相電壓，通過故障點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償(或自動調諧)后的殘流

3 消弧線圈自動跟蹤補償或自動調諧是不可能“消除弧光接地過電壓”

如前所述，在單相間歇性電弧接地時刻，過渡過程通過接地故障點的電網(wǎng)電容電流分量和(有消弧線圈時)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償或調諧的。

實測中性點不接地(絕緣)和消弧線圈接地系統(tǒng)中的單相間歇性電弧接地時刻產(chǎn)生的過電壓，一般達3～4倍相電壓。這對正常(標準)絕緣(非弱絕緣)的設備是無危險的[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，每種假設均是在前人基礎上，根據(jù)新的科學試驗成果建立的[3]。

第1種假設是德國的彼德遜(W.Petersen)于1917年提出的，是按通過接地故障點的高頻電流分量過零熄弧建立的。

第2種假設是美國的彼根斯(J.F.Peters)和斯列賓(J.Slepian)1923年提出的，是按通過接地故障點的工頻電流過零熄弧建立的。

第3種假設是前蘇聯(lián)全蘇電力科學研究院(BHИИЗ)別列柯夫(H.H.БЕЛЯКОВ)1954年提出的，常叫做“原故障相恢復電壓為有限值”建立的。

第4種假設是中國西安交通大學王秉鈞教授1997年提出的[2]，是按通過接地故障點的總電流(不是高頻或工頻)過零熄弧和故障點恢復電壓達到極大值時重燃而建立的。

這些假設中，在電弧重燃、熄滅時刻的選擇，中性點位移與恢復電壓的關系諸方面，均有一些牽強。過電壓數(shù)值最終以實測為準。

運行經(jīng)驗和試驗證明，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年在西安交通大學講學中(見西安交通大學1961年11月出版的高電壓技術教研組編《過電壓及其保護》下冊8-1-2，P461)指出：“試驗證明，中性點消弧線圈接地系統(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不接地系統(tǒng)時的一樣，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電壓的速度易于使故障相的重燃適在對地電壓最大時發(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償或自動調諧是不能“消除弧光接地過電壓”的。因此，電力行業(yè)標準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，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：