探讨小接地电流系统内部过电压预防
摘要：本文对小接地电流系统的概念及产生过电压的机理进行了介绍，并对小接地电流系统内部过电压带来的危害与预防措施进行了探讨。通过分析发现，小接地电流系统内部产生过电压后，会对系统内的电气设备产生故障影响，还会影响系统运行的稳定性与安全性。只有针对故障产生的原因，找到相应的防治措施，才能保证用户的正常用电。内部过电压是小接地电流系统出现故障的原因之一，其具有间接的影响作用，电力系统的相关工作人员一定要重视内部过电压的预防，提出具有可行性的建议。
关键词：小接地;内部过电压;预防;电力系统
小接地电流系统是电力系统中常见的类型，其有着自身的特性，比如，该系统中性点不直接间接，采用的是间接接地的形式，有的采用的是消弧线圈接地或者中阻接地。有的电力系统内部含有的设备比较多，而且负荷、对地电容也比较大，比如容易出现过电压。本文对小接地电流系统内部过电压的预防进行了探讨，系统可以减少过电压带来的危害，从而保证电力系统可以稳定的'运行。
一、小接地电力系统概述
小接地电流系统是指一种特殊的电力系统，其属于中性点不接地的三相系统，这种系统在运行的过程中，容易产生过电压。小接地电流系统也被称作中性点间接接地系统，当有一相出现接地故障后，由于无法构成短路回路，接地故障电流与负荷电流相比，会小很多，这也是小电流接地系统名称的由来。在我国对小接地电流系统的划分有着一定标准，一般X0/X1>4～5的系统属于小接地电流系统，其中：X0为系统零序电抗，X1为系统正序电抗。
小接地电流系统在正常运行时，电气设备在额定电压下是处于绝缘状态的，只有遭到雷击或者人为操作失误等问题时，才会出现故障，这时系统内局部电压会超过额定电压，从而造成小接地电流系统内部过电压，会影响电气设备的正常运行。接地或者断线故障都会引起内部过电压，而且我国电网改造工程的规模在不断扩大，35KV及10KV开关柜式设备越来越多，三相相间距离及单相对地距离的绝缘性能比较差，这会导致开关柜内故障率增加。下面笔者对小接地电流系统内部过电压产生的原因、危害及预防措施进行简单的介绍，以供参考。
二、小接地电流系统内部过电压的现象及危害
当前社会，电网的建设在不断加快，很多电力系统的35kv、10kv设备都采用了的户内开关柜式设备，与敞开式布置相比，三相相间距离及单相对地距离的绝缘性都比较小，所以当系统内出现过电压后，会增加柜内故障产生的概率，内部过电压是导致小接地电流系统内设备出现故障的主要原因。内部过电压并不是直接导致设备故障的原因，在系统发生单相接地或相间短路故障后，随着故障的延续和发展，会产生较大的内部过电压，从而导致故障进一步扩大，如果不及时处理，会损坏设备，影响整个系统的安全性，还会影响系统的正常运行。
以某电厂为例，该电厂在一年内曾多次发生过电压，在对故障记录进行分析后发现，过电压现象产生后，设备会出现跳闸，PT熔断器会被熔断，从而导致PT烧毁，这严重威胁了系统的正常运行，会导致设备损坏，增加了维护的成本。在对系统对地电容进行多次测量后，相关工作人员对过电压产生的原因进行了分析，认为电弧接地是引起过电压的主要原因，在测量后发现，系统内电容电流并不大，所以，间歇电弧并不是引起过电压的原因。在进一步调查后，技术人员发现是铁磁谐波引起的系统内部过电压，是由于电磁式电压互感器饱和形成的。具体产生的原因分析如下：
(1)基波谐振
在对于系统每次出现过电压的数据进行研究后发现，17Hz的分频电压一般都很高，而且会烧断PT保险，技术人员需要从PT入手，对过电压产生的原因进行分析。在本文的案例中，PT是电磁式，而且会产生中性点位移的现象，过电压会出现在电磁式电压互感器的母线上。
(2)谐波谐振
由于铁芯的磁通饱和会引起电流、电压波形的畸变，即产生了谐波，使上述谐振回路还会对谐波产生谐振。当线路很长，互感器的励磁电感很大，致使回路的自振频率很低，有可能发生分次谐振(通常是1/2次)。其一般出现在水轮机、循环水泵等远方设备启、停及故障时。当线路短，或者互感器的励磁电感很小(例如互感器的铁芯质量很差或电网中有多台电压互感器)，使自振频率很高，就有可能产生高次谐波谐振过电压。两者的表现形式都是三相对地电压同时升高，但是在分次谐波谐振时过电压具有忽高忽低作低频摆动的特点。
三、小接地电流系统内部过电压的预防措施
为了限制和消除小接地电流系统内部的过电压，可采取下列措施：
3.1选用励磁特性较好的电压互感器或改用电容式电压互感器。另外，将两个特性相同的电压互感器串联使用，以使互感器工作在非饱和区，只要互感器柜尺寸允许，也不失为一种良好的方法。
3.2在电磁式电压互感器的开口三角形绕组中加装阻尼电阻R≤0.4xT(xT为互感器在额定线电压作用下换算到低压侧的单相绕组励磁感抗)，可消除各种谐振的影响。对于35 kV及其以下的电网一般要求R值为几欧至几十欧。如果将阻尼电阻长期接在开口三角形绕组中，则由于其容量的限制，阻值不能过小。否则，当系统内发生持续性单相接地故障时，在开口三角形绕组两端将出现100V工频零序电压，从而使互感器严重过载。为此，最好采用一种非线性电阻，其冷态电阻仅几欧，而在100V工频电压作用时，经过2～3s后电阻值将缓慢上升到100Ω左右，做到既保证可靠消谐，又能满足互感器的容量要求。这样的消谐阻尼器国内已有生产并投入试运行。
3.3个别情况下，可在母线上加装一定的对地电容，使xT<0.01，压变谐振也就不能发生。
3.4前述现象中，多数发生的是分频过电压，这里介绍一种中性点经消弧线圈或电阻接地消除分频过电压的方法。当中性点经消弧线圈接地时，弧光接地过电压的倍数相近，并都不高于2.5Ux。就铁磁谐振而言，由于消弧线圈的电抗值或中性点的电阻值远小于PT的励磁阻抗，因而稳住了系统的中性点电位，从根本上消除了铁磁谐振过电压。目前国内经电阻接地系统发生故障较多，所以一般不选用中性点经电阻接地的方法。
四、结语
综上所述，小接地电流系统内部产生过电压与其自身的特性有着较大的关系，在产生过电压后，会增加系统内设备出现故障的概率，相关工作人员必须采取有效的措施进行处理。变电站出现谐振问题后，技术人员可以利用故障录波器或者指针式电压对系统内的电压进行监视，然后采用投入消弧线圈的方式破坏谐振。小电流接地系统中间歇电弧是引起过电压以及谐振电压的原因之一，为了预防系统出现过电压，必须了解过电压产生的原因，然后制定出切实可行的方案，从而消除过电压，降低设备故障率。
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