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案例頻道 摘 要：中性點不接地系統中，采用故障相接地法的消弧裝置能夠對線路發生的弧光接地進行消弧。但是，故障相接地法的消弧裝置有著嚴重的技術缺陷，會對安全供電產生嚴重危害，甚至造成大面積停電，應禁止使用。
關鍵詞：配電；故障；接地；消弧；安全
一直以來，中性點不接地方式是我國配電網采用最多的一種接地方式，它投資省、供電可靠性高。但是，當該系統中發生弧光接地時，由于對地電容中的能量不能有效釋放，將會產生弧光接地過電壓或諧振過電壓，該電壓的數值很高，會對系統中電氣設備的絕緣造成威脅。長期以來，我國推薦使用消弧線圈對此故障進行消弧，但消弧線圈投資高、占地面積大，而且存在一些性能方面的缺陷，近幾年市場上推出一種采用故障相接地法的消弧裝置，其原理是當中性點不接地系統發生單相接地時，將故障相接地，強行導致故障相對地電壓為零，從而實現消弧，該裝置造價低、占地面積小，被一些單位接受使用。由于采用故障相接地法的消弧裝置推出時間較短，對其技術本身的缺陷研究較少，一些單位在使用后發生裝置爆炸、停電等事故，本文通過對故障相接地消弧裝置存在的缺陷進行技術分析，說明配電網不能使用故障相接地法的消弧裝置。
一 故障相接地法消弧裝置的工作原理
如圖1所示，故障相接地法消弧裝置的工作原理是：當某條線路C相發生單相接地時，故障相接地法消弧裝置將C相的真空接觸器合上，使C相直接接地，此時故障相C相對地電壓為零，如果是弧光接地，由于故障點對地電壓為零，故障點將不會再次擊穿從而實現消弧。但是，如果故障點的絕緣耐受值小于相電壓，且故障為永久性的，當該消弧裝置一旦退出，故障點會繼續重燃。
圖1
二 故障相接地法消弧裝置的技術缺陷分析
與消弧線圈相比，采用故障相接地法的消弧裝置具有造價低、占地面積小等優點，對線路發生的單相接地也能夠消弧。但是，該技術的存在嚴重的技術缺陷，會對安全供電產生嚴重危害，甚至造成大面積停電，應禁止使用。
1 故障相判斷不能做到100%
⑴ 沒有100%的判相理論支持。
中性點不接地系統，由于消弧線圈的長期應用，無須對故障相判斷，因而故障相判斷的研究僅限于經驗歸納。
110kV以上中性點直接接地系統，由于重合閘的要求，故障相判斷研究比較成熟，由于故障接地的復雜性，也不能做到100%的準確判斷。
故障相接地消弧裝置判相錯誤就會引起相間短路，故障相接地消弧裝置無法做到100%的故障相判斷，從而給系統產生嚴重的安全隱患。
⑵ 消弧柜中的高壓熔斷器，正是為防止判相錯誤而設。
故障相接地消弧裝置為防止判相錯誤，均設置高壓熔斷器，來防止其判相錯誤產生的相間短路。
高壓熔斷器最重要的缺陷就是開斷大電流的能力較低，這正是制約高壓熔斷器廣泛使用的原因。因此配電系統依然使用斷路器，而不使用熔斷器。
故障相消弧裝置使用高壓熔斷器來開斷因其判相錯誤造成的相見短路，顯然是非常不可靠的，一旦高壓熔斷器不能正確開斷，電弧在高壓熔斷器熔管中產生大量的熱量，造成高壓熔斷器爆炸。
2 一旦判相錯誤將造成相間短路
⑴ 高壓熔斷器正常開斷，系統將失去消弧保護，弧光接地有可能造成事故。
⑵ 高壓熔斷器不能開斷，將造成兩方面的嚴重后果：
A 要么消弧柜中的高壓熔斷器爆炸。
B 要么母線進線開關跳閘，造成母線停電，如化工等對供電可靠性要求特別高的企業，等于飲鴆止渴。
3 非總降變電所的開閉所、末端變母線段應嚴禁使用消弧柜
非總降變電所任何出線發生單相接地，開閉所、末端變母線上的消弧柜都會動作，造成多點接地，總降變電所無法判斷那條出線故障，超過2小時，總降變電所母線必須停電，造成大面積停電。分析如下：
圖2
如圖2所示，假設1號客戶端母線安裝了故障相接地消弧裝置，當2號客戶線路發生單相接地，故障相接地消弧裝置動作將故障相接地，就會有2條線路的故障相接地，供電公司配變變電所就無法實施選線，當手動拉開2號客戶線路，接地現象不會消失，拉開1號客戶線路，接地同樣也不會消失，按規程規定，故障2小時后，供電公司配變母線必須停電。
如果在多個客戶端安裝故障相接地消弧裝置，危害則更大，何一個消弧柜判相錯誤，將造成所有的消弧柜相間短路，后果不堪設想。
4 有直配高壓電機的母線段不能使用消弧柜
直配高壓電機年損壞率1.25/百臺年。一旦電機繞組發生單相接地，消弧裝置動作，短接一部分電機繞組，被短接的這部分電機繞組切割磁力線，產生電動勢，相當于故障相接地消弧裝置短接一個電源，短路電流可達幾千安乃至幾十千安，燒壞電機定子槽，電機報廢。
5 造成小容量變壓器繞組發生單相接地時損壞
如果變壓器繞組發生單相接地，本來油浸式變壓器的拉弧可自愈，不會造成事故，但采用故障相接地法的消弧裝置動作后，短接一部分變壓器繞組，被短接的這部分變壓器繞組切割鐵芯中的磁力線，產生電動勢，等于故障相接地消弧裝置短接一部分電源，短路電流也可達幾千安乃至幾十千安，從而燒壞變壓器絕緣造成事故。特別是小容量的10kV/0.38kV的變壓器，本身只有配備瓦斯保護，一旦繞組發生單相接地，采用故障相接地法的消弧裝置動作后短接一部分電源，近似于發生匝間短路，微機保護又不會動作，只靠瓦斯保護動作，若動作時間過長將會造成很大的事故。因此，采用故障相接地法的消弧裝置只能用于線路消弧，但是許多輸電線路總是與變壓器或電機相連接的。
6 退出消弧時可能引發PT鐵磁諧振
故障相接地消弧裝置退出消弧時刻，此刻系統對地電容儲存的電荷，由于中性點不接地系統只有PT中性點接地，系統對地電容儲存的電荷只能通過PT泄放，因而可能引發PT諧振。
故障相接地消弧裝置退出消弧時刻，此刻系統對地電容儲存的電荷，由于中性點不接地系統只有PT中性點接地，系統對地電容儲存的電荷只能通過PT泄放，因而可能引發PT諧振。
7 電容電流﹥30A的系統不能使用故障相接地消弧裝置
由于對地電容電流﹥30A的系統，X0/X1（零序阻抗/正序阻抗）可能落在（-20，-1）之間，當發生單相接地時，系統對地電容與系統電感發生基頻諧振，健全相的工頻電壓很高，系統無法承受。因而我國規程要求對地電容電流﹥30A的系統要采取消弧線圈，改變零序阻抗，使X0/X1遠離（-20，-1），防止發生單相接地時，系統對地電容與系統電感發生基頻諧振。
故障相接地消弧裝置不改變系統的零序阻抗，故電容電流﹥30A的系統不能使用故障相接地消弧裝置。
8 有樹障的架空線路不能使用采用故障相接地法的消弧裝置
對于有樹障的架空線路，假如樹枝接觸A相而故障相接地法消弧裝置動作將A相接地，當風再一吹使樹枝接觸B相或C相就會發生兩相分別接地短路（相間短路），此時，故障相接地法消弧裝置不僅不能消弧還會造成線路跳閘停電。
9 影響小電流選線裝置正確選線
當出線發生單相弧光接地故障時，消弧柜動作將故障相在母線處直接接地，形成多點接地，小電流選線裝置無法判斷故障線路。
總之，故障相接地消弧裝置雖然能夠消弧，但是其本身的技術缺陷非常嚴重，會給系統帶來嚴重的安全隱患，因而系統中應禁止使用故障相接地消弧裝置。
參考文獻
[1]朱家騮.城鄉配電網中性點接地方式的發展及選擇[J].電力設備,2000,Z1期:31-35.
[1]朱家騮.城鄉配電網中性點接地方式的發展及選擇[J].電力設備,2000,Z1期:31-35.
[2]要煥年,曹梅月.電力系統諧振接地[M].北京:中國電力出版社,2000.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號