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摘要：随着电力系统的发展，配电网络结构是复杂的，接地电容电流大，传统的中性点经消弧线圈接地电流电弧法难以满足运行要求，本文介绍了在国内和国外的弧光接地危害限制弧光接地过电压所采取的措施，通常是限制弧光接地法以及所采取的措施有缺陷，重点介绍KD-XH智能消弧装置的结构、功能和原理。并对各部件功能及特性做了详细的说明，证实该设备是新的智能消弧消谐及过电压保护装置的选择。
关键词：弧光；过电压；接地；消弧消谐
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着社会的发展，供电可靠性和电力系统的安全运行越来越重要。在配电网电缆越来越多，线路对地电容电流的增加，单相接地故障电流自行熄灭。特别是在风电场，电缆线路作为主要的传输线，具有数量大，分布广，结构复杂的特点，在一个大比例的风电场单相接地故障。当风电场发生单相接地故障时，电容电流较大，使故障点电弧难以熄灭，并产生高达相电压 3.50～4.76 倍的过电压，严重威胁着脆弱的风电场中的设备，引起连锁事故，对风电场机组造成极大的损害。为了解决电网弧光接地产生长时间过电压的问题，本文选用了广东智光的 KD-XH 型智能消弧装置，对各类过电压进行限制，以提高系统运行的安全性及供电的可靠性，下面对间歇性弧光接地的危害、传统消除方法及所选用设备的使用情况进行简要介绍。
2 间歇性弧光接地的危害
6kV 系统是非直接接地的电网，现有运行规程规定，当非直接接地系统发生单相接地故障时，允许继续运行 2h，如经上级部门批准，还可以延长，但规程对于“单相接地故障”的概念未做明确界定，如果单相接地故障为金属性直接接地，则故障相对地电压降为零，其余两健全相的对地电压升高至线电压。所使用的电气设备在正常情况下都能承受这种过电压而不至于损坏。但如果单相接地故障为弧光接地，则其过电压可达正常运行相电压的峰值的 3.5 倍，在这样高的过电压持续作用下，势必造成电气设备绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成对地击穿进而引发相间短路事故。
随着用电能力的扩展，在设备改造、项目建设中大量使用固体绝缘的电缆线路，由于固体绝缘击穿的积累效应，其内部过电压，尤其是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及由此而激发的铁磁谐振过电压，已成为电气系统安全运行的一大威胁。其中以单相弧光接地过电压最为严重。
3 限制弧光接地过电压采取的措施
3.1 以前为了解决弧光接地产生长时间过电压的问题，国内基本采用消弧线圈补偿或经自动跟踪补偿式消弧线圈接地的方式。虽然可以有效降低故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，也能避免因为长时间燃弧而导致的相间弧光短路，但是采用消弧线圈容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象，而且对小电流选线装置影响较大，使其灵敏度降低甚至无法选线，况且由于电气系统运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿有很大的难度。消弧线圈补偿的也仅仅是工频电容电流，而实际上消弧线圈根本无法解决严重时仅高频电流和阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。
3.2 采用小电阻接地的方式，虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但牺牲了对用户供电的可靠性，同时由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。
4 选用可靠的设备
KD-XH 装置针对消弧线圈的不足，设计原理新颖，功能完善，自动化程度高，在安装维护、可靠性、控制功能等方面均比消弧线圈有较大的提高，该装置是利用智能控制、过电压限制技术和单项开关等组成一套自动控制系统。采用瞬时变化的系统参数和短接母线上的PT的开口三角绕组,消除谐振；使用限制故障相电压振幅恢复和恢复电压上升速度；消除弧光接地。
4.1 主要作用
(1)替代电压互感器柜，并提供电压检测信号。
(2)有过电压保护功能，保证电网和电气设备的绝缘安全，减少因过电压引起的事故。
(3)替代消弧线圈，速消除间歇性弧光接地故障，防止事故的进一步扩大，降低线路的事故跳闸率。
(4)可以快速并有的地限制和消除各类谐振过电压，增强系统运行的安全性和可靠性，延长系统中设备的使用寿命。
(5)可以快速准确查找单相接地故障线路，减轻运维人员的工作量。
(6)具有PT切换功能。
4.24KD-XH 型消弧系统技术特点
(1)响应速度快。
(2) 伏安特性极佳。
(3)连续无级调节。
(4) 无需设置阻尼电阻。
(5) 多台消弧线圈之间可实现并联运行。
(6) 接地点残流小。
(7) 單相接地后成套装置可动态调整。KD-XH 消弧系统由于采用快速、静态调节技术，可迅速实现自动调整，将成套装置补偿电流动态调整到与运行方式改变后的系统电容电流相适应。
(8) 控制器技术先进，跟踪速度快，性能优越。
(9) 采用“并行”选线方式。
(10) 维护简便。
4.3 装置的主要组成部分及功能
4.3.1 三相组合式过电压限制器
RSA 起限制系统过电压的作用，RSA 过电压限制器是该装置中限制各类过电压的第一元件，在装置接触器未动作之前将电压限制在安全范围以内。
4.3.2 可分相控制的高压真空接触器
4.3.3 智能控制器
4.3.4 高能限压器
RV 是该装置的主要部件，当系统发生间歇性弧光接地时，真空接触器立即将 RV 投入到故障相，由 RV 将故障相的最高电压限制到额定相电压的 75％，使弧道的恢复电压上升到该值时就不再上升。根据交流电弧理论知道，弧道在电流过零时将熄灭。
4.3.5 多功能电容器。
进行灭弧时，该电容与弧光接地弧道并联，能起到分流作用，减小通过弧道的电弧，使电弧更容易熄灭。
4.4 装置的工作原理
当系统单相接地时，RZK会对 Uao、Ubo、U－co、ΔU 的三相信号进行计算处理，判断接地属性和接地相别，根据接地属性RZK做不同的处理。
4.4.1 如果接地故障是稳定的金属性的直接接地，那么RZK的指示信号属性为故障相别及接地属性。RZK配备微机选线保护同时，过程微机选线保护解决方案。
4.4.2 如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地，那么故障相接触器合闸，放入高能限压器以及多功能电容器，进行限压消弧。如果接地故障是稳定的间歇性弧光接地，则故障相接触器和共用接触器同时合闸，将接地故障转化成金属性直接接地，使故障消除。
4.4.3 故障相接触器在动作合闸投入高能限压器和多功能电容器后，RZK 令接地的接触器断开一次。若接触器断开后再无弧光接地故障现象，说明这一次接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，RZK 返回原始状态。若接触器断开后再次出现弧光接地故障，则 RZK 认定这一故障为永久性的弧光接地，此时再次指令相应的故障相接触器闭合，同时共用接触器闭合，RZK 将按照预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别；同时 RZK 自配微机选线保护进行选线处理。在接触器断开接地点的过程中出现短暂的过电压，由RSA 进行限制。
4.4.4 接触器第二次（连续的同一相）闭合接地后不再分开，只有当故障线路自动或者人工切除后，由中控室或现场给 RZK 发送复位指令，RZK 收到复位指令后，让接触器断开，系统恢复正常，为防止因RZK 误判断或误接线引起的相间短路，该装置加装有高压限流快速熔断器。
5 结束语
通过设备的工作原理,其限制过电压的机理与电网电容电流的大小没有关系,其防护性能不随着变化的电网运行方式而改变。相信系统配备这种设备,各类之间的相对相位和相位可以限制过电压低电压水平,最大威胁的系统设备安全运行，该设备的使用必将大大加强电网供电系统的稳定性。
参考文献
[1]刘昆,梁竞雷.配电网两种常用接地方式的比较分析[J].广东输电与变电技术,2007,(04).
[2]李宏伟,王建兴,杨洁,夏勇涛.城市中压配电网中性点接地方式的分析与探讨[J].云南水力发电,2006,(05).
[3]曹舒眉.中压电网中性点接地系统的探讨与分析[J].电气应用,2006,(02).
[4]安驰宇,赵晔.对配电网中性点接地方式的分析和选择[J].内蒙古科技与经济,2007,(07).
[5]马春艳,袁兆强.关于配电系统中性点接地方式的探讨[J].自动化技术与应用,2006,(02).
关键词：弧光；过电压；接地；消弧消谐
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
随着社会的发展，供电可靠性和电力系统的安全运行越来越重要。在配电网电缆越来越多，线路对地电容电流的增加，单相接地故障电流自行熄灭。特别是在风电场，电缆线路作为主要的传输线，具有数量大，分布广，结构复杂的特点，在一个大比例的风电场单相接地故障。当风电场发生单相接地故障时，电容电流较大，使故障点电弧难以熄灭，并产生高达相电压 3.50～4.76 倍的过电压，严重威胁着脆弱的风电场中的设备，引起连锁事故，对风电场机组造成极大的损害。为了解决电网弧光接地产生长时间过电压的问题，本文选用了广东智光的 KD-XH 型智能消弧装置，对各类过电压进行限制，以提高系统运行的安全性及供电的可靠性，下面对间歇性弧光接地的危害、传统消除方法及所选用设备的使用情况进行简要介绍。
2 间歇性弧光接地的危害
6kV 系统是非直接接地的电网，现有运行规程规定，当非直接接地系统发生单相接地故障时，允许继续运行 2h，如经上级部门批准，还可以延长，但规程对于“单相接地故障”的概念未做明确界定，如果单相接地故障为金属性直接接地，则故障相对地电压降为零，其余两健全相的对地电压升高至线电压。所使用的电气设备在正常情况下都能承受这种过电压而不至于损坏。但如果单相接地故障为弧光接地，则其过电压可达正常运行相电压的峰值的 3.5 倍，在这样高的过电压持续作用下，势必造成电气设备绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成对地击穿进而引发相间短路事故。
随着用电能力的扩展，在设备改造、项目建设中大量使用固体绝缘的电缆线路，由于固体绝缘击穿的积累效应，其内部过电压，尤其是电网发生单相间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及由此而激发的铁磁谐振过电压，已成为电气系统安全运行的一大威胁。其中以单相弧光接地过电压最为严重。
3 限制弧光接地过电压采取的措施
3.1 以前为了解决弧光接地产生长时间过电压的问题，国内基本采用消弧线圈补偿或经自动跟踪补偿式消弧线圈接地的方式。虽然可以有效降低故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，也能避免因为长时间燃弧而导致的相间弧光短路，但是采用消弧线圈容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象，而且对小电流选线装置影响较大，使其灵敏度降低甚至无法选线，况且由于电气系统运行方式的多样化及弧光接地点的随机性，消弧线圈要对电容电流进行有效补偿有很大的难度。消弧线圈补偿的也仅仅是工频电容电流，而实际上消弧线圈根本无法解决严重时仅高频电流和阻性电流就可以维持电弧的持续燃烧。
3.2 采用小电阻接地的方式，虽然抑制了弧光接地过电压，克服了消弧线圈存在的问题，但牺牲了对用户供电的可靠性，同时由于加大了故障电流，对于弧光接地则加剧了故障点的烧损。
4 选用可靠的设备
KD-XH 装置针对消弧线圈的不足，设计原理新颖，功能完善，自动化程度高，在安装维护、可靠性、控制功能等方面均比消弧线圈有较大的提高，该装置是利用智能控制、过电压限制技术和单项开关等组成一套自动控制系统。采用瞬时变化的系统参数和短接母线上的PT的开口三角绕组,消除谐振；使用限制故障相电压振幅恢复和恢复电压上升速度；消除弧光接地。
4.1 主要作用
(1)替代电压互感器柜，并提供电压检测信号。
(2)有过电压保护功能，保证电网和电气设备的绝缘安全，减少因过电压引起的事故。
(3)替代消弧线圈，速消除间歇性弧光接地故障，防止事故的进一步扩大，降低线路的事故跳闸率。
(4)可以快速并有的地限制和消除各类谐振过电压，增强系统运行的安全性和可靠性，延长系统中设备的使用寿命。
(5)可以快速准确查找单相接地故障线路，减轻运维人员的工作量。
(6)具有PT切换功能。
4.24KD-XH 型消弧系统技术特点
(1)响应速度快。
(2) 伏安特性极佳。
(3)连续无级调节。
(4) 无需设置阻尼电阻。
(5) 多台消弧线圈之间可实现并联运行。
(6) 接地点残流小。
(7) 單相接地后成套装置可动态调整。KD-XH 消弧系统由于采用快速、静态调节技术，可迅速实现自动调整，将成套装置补偿电流动态调整到与运行方式改变后的系统电容电流相适应。
(8) 控制器技术先进，跟踪速度快，性能优越。
(9) 采用“并行”选线方式。
(10) 维护简便。
4.3 装置的主要组成部分及功能
4.3.1 三相组合式过电压限制器
RSA 起限制系统过电压的作用，RSA 过电压限制器是该装置中限制各类过电压的第一元件，在装置接触器未动作之前将电压限制在安全范围以内。
4.3.2 可分相控制的高压真空接触器
4.3.3 智能控制器
4.3.4 高能限压器
RV 是该装置的主要部件，当系统发生间歇性弧光接地时，真空接触器立即将 RV 投入到故障相，由 RV 将故障相的最高电压限制到额定相电压的 75％，使弧道的恢复电压上升到该值时就不再上升。根据交流电弧理论知道，弧道在电流过零时将熄灭。
4.3.5 多功能电容器。
进行灭弧时，该电容与弧光接地弧道并联，能起到分流作用，减小通过弧道的电弧，使电弧更容易熄灭。
4.4 装置的工作原理
当系统单相接地时，RZK会对 Uao、Ubo、U－co、ΔU 的三相信号进行计算处理，判断接地属性和接地相别，根据接地属性RZK做不同的处理。
4.4.1 如果接地故障是稳定的金属性的直接接地，那么RZK的指示信号属性为故障相别及接地属性。RZK配备微机选线保护同时，过程微机选线保护解决方案。
4.4.2 如果接地故障是不稳定的间歇性弧光接地，那么故障相接触器合闸，放入高能限压器以及多功能电容器，进行限压消弧。如果接地故障是稳定的间歇性弧光接地，则故障相接触器和共用接触器同时合闸，将接地故障转化成金属性直接接地，使故障消除。
4.4.3 故障相接触器在动作合闸投入高能限压器和多功能电容器后，RZK 令接地的接触器断开一次。若接触器断开后再无弧光接地故障现象，说明这一次接地故障是暂时性的，系统恢复正常运行，RZK 返回原始状态。若接触器断开后再次出现弧光接地故障，则 RZK 认定这一故障为永久性的弧光接地，此时再次指令相应的故障相接触器闭合，同时共用接触器闭合，RZK 将按照预先设定的程序发出警告信号，告知值班人员故障发生的相别；同时 RZK 自配微机选线保护进行选线处理。在接触器断开接地点的过程中出现短暂的过电压，由RSA 进行限制。
4.4.4 接触器第二次（连续的同一相）闭合接地后不再分开，只有当故障线路自动或者人工切除后，由中控室或现场给 RZK 发送复位指令，RZK 收到复位指令后，让接触器断开，系统恢复正常，为防止因RZK 误判断或误接线引起的相间短路，该装置加装有高压限流快速熔断器。
5 结束语
通过设备的工作原理,其限制过电压的机理与电网电容电流的大小没有关系,其防护性能不随着变化的电网运行方式而改变。相信系统配备这种设备,各类之间的相对相位和相位可以限制过电压低电压水平,最大威胁的系统设备安全运行，该设备的使用必将大大加强电网供电系统的稳定性。
参考文献
[1]刘昆,梁竞雷.配电网两种常用接地方式的比较分析[J].广东输电与变电技术,2007,(04).
[2]李宏伟,王建兴,杨洁,夏勇涛.城市中压配电网中性点接地方式的分析与探讨[J].云南水力发电,2006,(05).
[3]曹舒眉.中压电网中性点接地系统的探讨与分析[J].电气应用,2006,(02).
[4]安驰宇,赵晔.对配电网中性点接地方式的分析和选择[J].内蒙古科技与经济,2007,(07).
[5]马春艳,袁兆强.关于配电系统中性点接地方式的探讨[J].自动化技术与应用,2006,(02).