在中性點非接地系統中,當發生相對短路故障時,往往會發生電弧,由於系統中存在電容和電感,可能會引起線路某一部分的振盪,當電流通過振盪零點或工頻零點時,電弧可能會暫時熄滅。
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為了解釋間歇性電弧過電壓的原因,提出了兩種理論,區別在於電弧的熄滅時間,一種理論認為,當高頻振盪電流過零時,電弧熄滅; 另一種觀點認為,只有當工頻電流通過零值時,電弧才會熄滅。
事實上,兩種電弧淬滅過程都是可能的,一般來說,大氣中發生的明弧的熄滅是由工頻電流控制的; 相反,在強烈的去離電條件下,當高頻電流通過零值時,電弧(例如,油中發生的電弧)往往會熄滅。
然而,電弧是否熄滅取決於間隙中電強度的恢復和電流過零時施加在間隙上的恢復電壓。 下面以工頻電流超過零值時的滅弧情況為例,說明這種過電壓發展的過程。
1、電弧過電壓發展的物理過程
以最簡單的單相情況為例,如圖8-6(a)所示。 線路之間的電壓為 2uxg,電線的電壓為 + uxg、-uxg,它們的對地電容為 c11、c12 和 c11 = c12。 C12 是相間電容,LS 是電源的漏感。 圖8-6(b)所示為等效電路。
正常工作時,導線1和導線2對地的電位與時間的關係如圖8-7所示,每根導線對地的電位為UXG,但相位差為180°。 如果電弧接地現象是由於某種原因導致A點的導線2故障引起的,如果不考慮導線1和2之間的電容,導線2的電位立即降至零,C22被電弧短路; 導線 1 的電位應從 -uxg 變為 -2 uxg,角頻率,在此過程中電壓的最大值是瞬態部分和穩態值之和。 如果不計算衰減,則振盪期間U1m的最大電壓值為。
當振盪衰減時,穩定在-2uxg。 到b點半個週期後,導線1的電位變為2uxg(如圖8-8中的m點所示)。 因為通過短路點到地的電流是容性的,它與電壓相差90°,所以當導線1的電位在UXG的最大值時,導線2的電弧電流過零,電弧可能暫時熄滅,此時,電荷Q=2UGC11相當於導線1上2UX G的電位將分布在C11和C22上, 因此,C11 和 C22 各自具有潛力。
當電弧熄滅時,電線上的電壓tage 2 恢復正常。 導線的電壓是電源電壓和直流分量 UXG 的總和。 因此,當半週期到達 C 點時,導線 1 和導線 2 的電位不是 -uxg 和 uxg,而是疊加在這個值上的 UX(直流分量),分別為 0 和 +2uxg。 如果此時電線 2 接地點的絕緣沒有恢復,電弧間隙將再次擊穿。 這樣,導線2的電位減小到零,導線1上的電位從零振盪到穩態值-2UXG,最大電壓值為。
工頻半波後,導線1的電位變為+2uxg(圖8-8中的n點),導線2的電弧電流越過零值(d點),電弧再次熄滅,導線1上相當於2uxg的電荷在C11和C22上重新分配,導線上的電壓是電源電壓與該直流分量的疊加, 稍後重複上述過程。
從上圖可以看出,在單相系統中,由於間歇性電弧接地引起的最大過電壓在正常相和事故相時可達4 uxg,在事故相可達2 uxg(圖8-8)。
中航時代ZJC-100KV高壓擊穿強度測試儀 絕緣材料擊穿強度測試儀同理,可以發現三相系統中由於間歇性電弧短路而產生的過電壓在正相為3事故階段以上5 UXG,2 UXG。
中航時代ZJC-100KV高壓擊穿強度測試儀 絕緣材料擊穿強度測試儀由於斷點處介電強度恢復有限,受相間電容和衰減等影響,過電壓不能過高,據我國統計,一般不超過30 UXG,單個最多 3 個5 uxg。雖然其數值不高,但如果系統中存在薄弱的絕緣或一些未被發現的故障,事故就會被放大,這種過電壓波很普遍。 系統中發生單相接地故障的機會很多,因此造成這種過電壓的可能性非常大,因此應充分注意其危害。 可以看出,中性線不接地系統的電弧接地過電壓主要是由間歇性電孤兒的發生引起的,接地故障發生後流經接地點的電容電流是決定是否會出現間歇性電弧的關鍵因素。