10KV中性点不接地系统单相接地故障分析

10KV中性点不接地系统单相接地故障分析

作者：陈浩

来源：《城市建设理论研究》2014年第07期

摘要：通过对三峡大学10KV供电系统单相接地的故障分析，找出单相接地事故扩大的原因是系统电容电流超标，产生的电弧不能自熄，产生接地过电压。同时提出了限制弧光接地过电压的措施。

关键词：10KV系统弧光接地过电压事故接地保护措施 中图分类号：TV文献标识码： A 一、事故简介

从35KV变电站保护动作报告可知，2007年8月28日8点40分45.566秒10 KV东苑学生公寓过流Ⅰ段保护启动，8点40分45.594秒保护动作（开关跳闸）；2007年8月28日8点40分45.572秒文科楼10KV保护启动，但没有动作（开关没有跳闸）。

8点45分水电中心运行部技术人员赶到文科楼厢变事故现场，发现一台800KVA的干式变压器A相和B相高压线圈匝间短路，并有大电流通过使线圈变形，高压线圈烧坏（有大面积黑色碳化物），8点48分下令停35KV变电站10KV文科楼出线，并请我校电气信息学院电气设备检测实验中心对35KV变电站到文科楼和东苑学生公寓的10KV电缆进行实验，发现文科楼10KV电缆耐压合格可以送电，于是对文科楼厢变所有低压（400V）出线进行检查，没有发现问题；在12点12分投入另一台630KVA变压器，恢复文科楼群供电。

在对东苑学生公寓的10KV电缆的实验中，发现电缆绝缘电阻只有1兆多，有单相接地现象，后用高压脉冲实验法寻找电缆故障点，在东苑学生公寓广场旁搬迁房的平场工地发现故障点，故障为反铲挖伤C相，致使C相对地短路，对故障点进行简单处理后，对电缆再次进行耐压实验，发现电缆A、B相仍不合格，经检查是东苑学生公寓的10KV进线电缆头A、B相被击穿所致；在2007年8月29日1点左右开始对电缆进行维修，制作了一个热缩中间接头和一个终端头，实验合格后于早上5点50分恢复东苑学生公寓的供电。 二、原因分析

由于单位长度的电缆线路的电容电流比架空线路电容电流大几十倍，电网对地电容电流大于10A时，单相接地点电弧不能自行熄灭，出现间歇性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电压的3~5倍或更高，它遍布于整个电网中，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。

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三峡大学主校区10KV供电网络全是由10KV电缆连接的，10KV系统为中性点不接地系统。35kV变电站共有二台主变，10kV单母线分段，共10回电缆出线，电缆总长度为9.5kM计算，所变容量30kVA， COSФ= 0.9。根据经验公式有： Ic = 0.1×UP×L= 0.1×10.5×9.5×12 = 119.7(A) 式中：UP━电网线电压(kV) L ━电缆长度(km)

通过计算主校区10KV供电网络电缆的对地电容电流为本119.7A，因此，当发生单相接地时系统非接地相将产生弧光接地过电压；当东苑学生公寓10KV电缆C相发生单相接地时，在A、B相产生过电压，把东苑学生公寓10KV电缆终端头A、B相击穿，引起过流Ⅰ段保护跳闸，切除故障电缆；在东苑学生公寓10KV电缆单相接地运行期间，过电压引起文科楼1#厢变800KVA变压器A、B相高压线圈绝缘击穿，发生匝间短路拉弧，使高压负荷开关跳闸，切除故障变压器。 三、解决办法

通过对35KV变电站微机保护记录和设备故障情况进行计算分析可以得出如下结论：三峡大学10kV供电系统，如果发生单相接地故障，将在系统的非故障相产生弧光过电压，在系统的绝缘薄弱环节造成事故的扩大，因此，根据国家原电力工业部《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定，3—66KV系统的单相接地故障电容电流超过10A时，应采用消弧线圈接地方式。一般的10kV变电所，其变压器高压侧为△接线，系统低压侧无中性点引出，因此，在变电所设计中要考虑10kV接地变、消弧线圈和自动补偿装置的设置。 1、安装消弧线圈 消弧线圈容量的确定 Q = K×Ic×UP/ 式中：K — 系数，过补偿取1.35 Q — 消弧线圈容量，kVA

根据上面计算结果: Ic =119.7(A)，可得： Q = K×Ic×UP/ = 1.35×119.7×10.5/

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=979.6(kVA)

根据消弧线圈容量系列性及最大电容电流Ic，确定相应的Q = 1000KVA，补偿电流调节范围为80—125A。

2、接地变压器容量选择

接地变除可带消弧圈外，兼作所用变。

式中：Q — 消弧线圈容量，kVA S — 所变容量，kVA Ф — 功率因素角，° SJ — 接地变容量，kVA

根据三峡大学供电系统的参数计算： =

=1013.4（KVA）

接地变压器容量可选用1100 kVA。 参考文献

（1）《变电技术问答》电力工业出版社，1976年.

（2）《弧线圈自动调谐原理》 上海交通大学出版社，1993.

（3） 《电力工程电气设计手册》水利电力部西北电力设计院编，水利电力出版社。