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油田電網(wǎng)內(nèi)部過電壓應對措施

文檔作者：趙向軍吳偉瑤周衛(wèi)星文檔來源： 1．河南油田水電廠 2．河南油田南陽精蠟廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年09月26日
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油田電網(wǎng)內(nèi)部過電壓應對措施
趙向軍 ，吳偉瑤。，周衛(wèi)星
(1．河南油田水電廠，河南南陽473132；2．河南油田南陽精蠟廠，河南南陽473132)
[摘要] 針對不接地系統(tǒng)單相接地時，電網(wǎng)內(nèi)部過電壓對電網(wǎng)的危害，結(jié)合實際情況，提出有針對性的對策。
關(guān)鍵詞 不接地系統(tǒng)弧光接地過電壓鐵磁諧振過電壓
0引言
油田電網(wǎng)6～35kV系統(tǒng)屬于中壓供電系統(tǒng)，采用中性點
不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式。系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地故
障時，允許繼續(xù)運行2h，以減少斷電時間，從而提高系統(tǒng)供
電可靠性。然而，隨著電網(wǎng)的迅速擴大，線路的不斷增長，
電纜線路比例的逐年增大，系統(tǒng)對地電容電流也逐年增加，
兇此系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后流經(jīng)故障點的電流較大，燃起
的電弧不易Ih行熄滅，產(chǎn)生弧光接地過電壓，同時弧光接地
過電壓又激發(fā)出鐵磁諧振過電壓(一般為相電壓的3～5倍甚
至更高)。這兩種過電壓持續(xù)時間較長，且能遍及整個系統(tǒng)，
會破壞系統(tǒng)的絕緣，因此需采取措施。
1內(nèi)部過電壓事故案例
1．1事故過程
雙河35kV變電站一次接線圖如圖1所示。雙五314
開關(guān)供雙河變電站35kV I、II段母線，雙井312開關(guān)運
行，雙江311開關(guān)備用，雙變母聯(lián)350保護投用，限時速
斷0．5s，40A。
35kVII殷 35kVI段
變電站
圖1 雙河35kV變電站一次接線圖
某日，雙河35kV變電站全站失電。檢查發(fā)現(xiàn)，雙江
311開關(guān)6只套管都有不同程度損傷，A、B相套管炸
裂，C相套管壓蓋被電弧燒穿，其中，A相線路側(cè)套管損
壞最嚴重。全站失電30min后，恢復站內(nèi)供電。
江河l1OkV變電站江雙線在雙河35kV變電站全站失
電時速斷動作跳閘，甩部分負荷，跳閘前有瞬時接地現(xiàn)
象。
五里崗11OkV變電站五雙線在雙河35kV變電站全站
失電時速斷動作跳閘，重合未成功，后加速動作。五雙線
未送電，五雙314開關(guān)本體A、C相噴油，且C相出線側(cè)
第1片套管變色。五雙線跳閘21s后由旁路帶雙五線負
荷。
1．2事故原因分析
事故發(fā)生當日，雙河變電站35kV系統(tǒng)沒有進行倒
換、合環(huán)等操作，因此，不可能是人為原因?qū)е率鹿省?
事故發(fā)生前，雙河變電站雙江31l開關(guān)備用，甲、乙
刀閘投運狀態(tài)；江河變電站江雙311開關(guān)運行，給江雙線
送電。
事故發(fā)生時，雙河變電站雙江311開關(guān)三相瓷套管相
間短路，短路電流引起江河變電站江雙311開關(guān)速斷保護
動作，開關(guān)跳閘切除故障點。同時，短路電流通過雙河變
電站35kV I段母線、雙變母聯(lián)350開關(guān)、35kV II段母
線、雙五314開關(guān)、五雙314開關(guān)，致使雙河變電站母聯(lián)
350開關(guān)延時速斷保護(0．5s延時)和五里崗變電站五雙
314開關(guān)速斷保護同時啟動。五雙314開關(guān)動作電流和動
作時限都已達到，故其速斷保護動作于開關(guān)跳閘。由于雙
河變電站母聯(lián)350開關(guān)延時速斷保護未到動作時限，因此
母聯(lián)350開關(guān)沒有跳閘。
綜上分析，江雙3ll開關(guān)、雙河變電站母聯(lián)350開
關(guān)、五雙314開關(guān)動作正確。
事后解體雙河變電站雙江311開關(guān)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)內(nèi)部并
無異常，只是套管炸裂；開關(guān)A相兩側(cè)套管老化、絕緣擊
穿、炸裂，造成A相與開關(guān)箱體頂蓋短路，產(chǎn)生弧光，引
起A、B相間短路，進而發(fā)展成三相短路。
許多電網(wǎng)運行經(jīng)驗表明，6～35kV系統(tǒng)單相接地引發(fā)
的電網(wǎng)事故較多。其中，電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時
產(chǎn)生的內(nèi)部過電壓已成為油田電網(wǎng)安全運行的一大威脅，
會造成電壓互感器熔絲熔斷、電壓互感器燒毀、變壓器燒
毀、電網(wǎng)設備絕緣損毀(如瓷瓶、瓷套管、電纜等擊穿)，
甚至造成相間短路、保護裝置誤動作等。
收稿日期：2011—11—09
作者簡介：趙向軍(1974一)，工程師，國家一級注冊建造師(機電安裝)，安全注冊安全工程師，從事電力系統(tǒng)運行與控制、電氣設備安全
運行、電能質(zhì)量等方面的研究工作；吳偉瑤(1975一)，工程師，從事電氣設備安全運行方面的研究工作；周衛(wèi)星(1977一)，工程師，安全注
冊安全工程師，從事電力系統(tǒng)運行與控制、電氣設備安全運行等方面的研究工作。
58I WWW chinaet net l電工技術(shù)
2油田電網(wǎng)應對內(nèi)部過電壓的不足
油田電網(wǎng)6kV系統(tǒng)中性點不接地不能從根本上解決單
相弧光接地過電壓及諧振過電壓。雖然消弧線圈對抑制間
隙性弧光接地過電壓有一定的作用，但也存在不足：
(1)通過接地點的電流除工頻電容電流外，還有大量
的高頻電流和阻性電流，嚴重時僅高頻電流和阻性電流就
能維持電弧的持續(xù)燃燒。而消弧線圈僅能補償工頻電容電
流，無法消除弧光接地電流中的高頻分量和有功分量。
(2)電網(wǎng)發(fā)生穩(wěn)定的單相接地后，迅速查找到并盡快
切除故障線路有利于提高電網(wǎng)安全運行水平，防止事故進
一步擴大，而使用消弧線圈的近諧振系統(tǒng)選線較難，且準
確率低。
(3)電網(wǎng)發(fā)生斷線、非全相、同桿線路零序電壓電容
耦合等非接地故障時，電網(wǎng)不對稱電壓將增大。不對稱電
壓增大到一定程度后， 自動調(diào)節(jié)控制器將誤判電網(wǎng)發(fā)生接
地故障，于是短路阻尼電阻，而此時消弧線圈調(diào)諧在接近
全補償?shù)臓顟B(tài)，由此產(chǎn)生很高的中性點位移電壓，使某相
電壓增大很多， 以至損壞電網(wǎng)設備，因此擴大了事故。
(4)電網(wǎng)運行方式多樣，弧光接地點也是隨機的，消
弧線圈測量的電容電流變化復雜且準確度不夠， 因此在實
際運行中很難判定最佳調(diào)諧檔位對電容電流進行有效補
償，殘流仍較大，存在過零后復燃的可能性，導致消弧效
果不理想。
(5)如果阻尼電阻旁并聯(lián)的是操動機構(gòu)易損壞的機械
操作開關(guān)，那么開關(guān)一旦損壞，阻尼電阻就易燒毀，阻尼
電阻內(nèi)的電弧可能引發(fā)更大的事故。
(6)隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，消弧線圈會隨之更換，不
利于遠景規(guī)劃。
3應對油田電網(wǎng)內(nèi)部過電壓的對策
3．1改善思路
(1)采取能快速消除間歇性弧光接地故障的措施來抑
制間歇性弧光接地過電壓，防止事故的進一步擴大。
(2)采取能快速有效限制各種諧振過電壓的措施，防止長
時間的諧振過電壓加速系統(tǒng)絕緣結(jié)構(gòu)的老化，以及對電網(wǎng)中
裝設的無間隙金屬氧化物避雷器及小感性負載的影響，增加
系統(tǒng)運行的安全可靠性，延長系統(tǒng)使用壽命。
(3)采取能迅速準確查找到單相接地故障線路的方
法， 防止事故的進一步擴大。
(4)選擇的過電壓防護設備，其限制過電壓的機理與
電網(wǎng)對地電容電流無關(guān)，其保護性能不隨電網(wǎng)運行方式的
改變而變化。
(5)從技術(shù)理念、安全可靠、經(jīng)濟等方面來篩選過電
壓防護設備。
3．2 JwSx型微機消弧消諧選線綜合裝置
經(jīng)篩選，JWSX-6~35型微機消弧消諧選線綜合裝置
能滿足改善油田電網(wǎng)內(nèi)部過電壓的要求。本裝置是利用微
機控制、過電壓保護技術(shù)和單相真空開關(guān)等組成一套自動
保護系統(tǒng)。它通過限制故障相的恢復電壓及恢復電壓的上
升速度來消除弧光接地；通過瞬時改變系統(tǒng)參數(shù)和短接母
線上的TV開口三角繞組來消除諧振；其內(nèi)置小電流接地
選線模塊可增強接地保護的選擇性、便捷性。下面對其進
行介紹。
JWSX型微機消弧消諧選線綜合裝置組成結(jié)構(gòu)如圖2
所示，主要部件有隔離開關(guān)QS、分相真空接觸器ZK、高
能限壓器RV、過電壓保護器JPB、快速熔斷器FU、電壓
互感器TV、微機控制器wZK。
圖2 JWSX型微機消弧消諧選線綜合裝置
系統(tǒng)單相接地時，該裝置利用微機控制器WZK和電
壓互感器TV對系統(tǒng)的零序電壓和三相電壓進行檢測和分
析，判斷接地性質(zhì)和相別，并進行相應處理。
(1)若接地故障是穩(wěn)定的金屬性接地，則WZK立即發(fā)
出報警，同時指示接地性質(zhì)、相別及具體位置，報警信號
由通信接口和繼電器干節(jié)點同時發(fā)出。
(2)若接地故障是不穩(wěn)定的間歇性弧光接地，則WZK
立即發(fā)出動作信號，將高能限壓器RV投到故障相，限制
故障恢復電壓最高峰值在50 相電壓左右，同時泄放接地
電弧能量，減緩恢復電壓的上升速度，使接地電弧在電流
過零熄滅后不再重燃，從而達到快速消弧的目的。因RV
具有良好的電壓敏感特性，故裝置在消弧時能將故障相對
地電壓鉗制在設定范圍內(nèi)。同時，由于中性點非有效接地
系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，其線電壓幅值、相位及相序等
都保持不變， 因此2個健全相電壓也被限制在很低的水
平，從而保證了系統(tǒng)的安全。
系統(tǒng)發(fā)生諧振時，裝置瞬間向電壓較低相投入高能限
壓器RV，將系統(tǒng)三相對地電壓降到絕緣可承受的范圍，使
電壓互感器自動進入線性區(qū)域，同時RV吸收和泄放諧振
能量，使諧振立即消除。高能限壓器RV的投入，改變了
系統(tǒng)零序回路振蕩參數(shù)，使諧振不再發(fā)生。若諧振在RV
退出瞬間仍存在或再次出現(xiàn)，則WZK發(fā)出指令，在rrV的
二次開口三角繞組中接入功率電阻，消除諧振。
4結(jié)束語
JWSX型微機消弧消諧選線綜合裝置可快速消除間隙
性弧光接地故障和非線性諧振故障，大大提高了油田電網(wǎng)
的安全可靠性。另外，本裝置還具有準確的接地選線功
能，為故障排除和系統(tǒng)分析提供了極大方便。
電工技術(shù)2012l 5期l59

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