在中性点非接地系统中,当发生相对短路故障时,往往会发生电弧,由于系统中存在电容和电感,可能会引起线路某一部分的振荡,当电流通过振荡零点或工频零点时,电弧可能会暂时熄灭。
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为了解释间歇性电弧过电压的原因,提出了两种理论,区别在于电弧的熄灭时间,一种理论认为,当高频振荡电流过零时,电弧熄灭; 另一种观点认为,只有当工频电流通过零值时,电弧才会熄灭。
事实上,两种电弧淬灭过程都是可能的,一般来说,大气中发生的明弧的熄灭是由工频电流控制的; 相反,在强烈的去离电条件下,当高频电流通过零值时,电弧(例如,油中发生的电弧)往往会熄灭。
然而,电弧是否熄灭取决于间隙中电强度的恢复和电流过零时施加在间隙上的恢复电压。 下面以工频电流超过零值时的灭弧情况为例,说明这种过电压发展的过程。
1、电弧过电压发展的物理过程
以最简单的单相情况为例,如图8-6(a)所示。 线路之间的电压为 2uxg,电线的电压为 + uxg、-uxg,它们的对地电容为 c11、c12 和 c11 = c12。 C12 是相间电容,LS 是电源的漏感。 图8-6(b)所示为等效电路。
正常工作时,导线1和导线2对地的电位与时间的关系如图8-7所示,每根导线对地的电位为UXG,但相位差为180°。 如果电弧接地现象是由于某种原因导致A点的导线2故障引起的,如果不考虑导线1和2之间的电容,导线2的电位立即降至零,C22被电弧短路; 导线 1 的电位应从 -uxg 变为 -2 uxg,角频率,在此过程中电压的最大值是瞬态部分和稳态值之和。 如果不计算衰减,则振荡期间U1m的最大电压值为。
当振荡衰减时,稳定在-2uxg。 到b点半个周期后,导线1的电位变为2uxg(如图8-8中的m点所示)。 因为通过短路点到地的电流是容性的,它与电压相差90°,所以当导线1的电位在UXG的最大值时,导线2的电弧电流过零,电弧可能暂时熄灭,此时,电荷Q=2UGC11相当于导线1上2UX G的电位将分布在C11和C22上, 因此,C11 和 C22 各自具有潜力。
当电弧熄灭时,电线上的电压tage 2 恢复正常。 导线的电压是电源电压和直流分量 UXG 的总和。 因此,当半周期到达 C 点时,导线 1 和导线 2 的电位不是 -uxg 和 uxg,而是叠加在这个值上的 UX(直流分量),分别为 0 和 +2uxg。 如果此时电线 2 接地点的绝缘没有恢复,电弧间隙将再次击穿。 这样,导线2的电位减小到零,导线1上的电位从零振荡到稳态值-2UXG,最大电压值为。
工频半波后,导线1的电位变为+2uxg(图8-8中的n点),导线2的电弧电流越过零值(d点),电弧再次熄灭,导线1上相当于2uxg的电荷在C11和C22上重新分配,导线上的电压是电源电压与该直流分量的叠加, 稍后重复上述过程。
从上图可以看出,在单相系统中,由于间歇性电弧接地引起的最大过电压在正常相和事故相时可达4 uxg,在事故相可达2 uxg(图8-8)。
中航时代ZJC-100KV高压击穿强度测试仪 绝缘材料击穿强度测试仪同理,可以发现三相系统中由于间歇性电弧短路而产生的过电压在正相为3事故阶段以上5 UXG,2 UXG。
中航时代ZJC-100KV高压击穿强度测试仪 绝缘材料击穿强度测试仪由于断点处介电强度恢复有限,受相间电容和衰减等影响,过电压不能过高,据我国统计,一般不超过30 UXG,单个最多 3 个5 uxg。虽然其数值不高,但如果系统中存在薄弱的绝缘或一些未被发现的故障,事故就会被放大,这种过电压波很普遍。 系统中发生单相接地故障的机会很多,因此造成这种过电压的可能性非常大,因此应充分注意其危害。 可以看出,中性线不接地系统的电弧接地过电压主要是由间歇性电孤儿的发生引起的,接地故障发生后流经接地点的电容电流是决定是否会出现间歇性电弧的关键因素。