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油田電網內部過電壓應對措施

文檔作者：趙向軍吳偉瑤周衛星文檔來源： 1．河南油田水電廠 2．河南油田南陽精蠟廠		點擊數：	更新時間： 2025年09月26日
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油田電網內部過電壓應對措施
趙向軍 ，吳偉瑤。，周衛星
(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] 針對不接地系統單相接地時，電網內部過電壓對電網的危害，結合實際情況，提出有針對性的對策。
關鍵詞 不接地系統弧光接地過電壓鐵磁諧振過電壓
0引言
油田電網6～35kV系統屬于中壓供電系統，采用中性點
不接地或經消弧線圈接地方式。系統發生單相金屬性接地故
障時，允許繼續運行2h，以減少斷電時間，從而提高系統供
電可靠性。然而，隨著電網的迅速擴大，線路的不斷增長，
電纜線路比例的逐年增大，系統對地電容電流也逐年增加，
兇此系統發生單相接地故障后流經故障點的電流較大，燃起
的電弧不易Ih行熄滅，產生弧光接地過電壓，同時弧光接地
過電壓又激發出鐵磁諧振過電壓(一般為相電壓的3～5倍甚
至更高)。這兩種過電壓持續時間較長，且能遍及整個系統，
會破壞系統的絕緣，因此需采取措施。
1內部過電壓事故案例
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
開關供雙河變電站35kV I、II段母線，雙井312開關運
行，雙江311開關備用，雙變母聯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。檢查發現，雙江
311開關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相線路側套管損
壞最嚴重。全站失電30min后，恢復站內供電。
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
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開關本體A、C相噴油，且C相出線側
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
事故發生當日，雙河變電站35kV系統沒有進行倒
換、合環等操作，因此，不可能是人為原因導致事故。
事故發生前，雙河變電站雙江31l開關備用，甲、乙
刀閘投運狀態；江河變電站江雙311開關運行，給江雙線
送電。
事故發生時，雙河變電站雙江311開關三相瓷套管相
間短路，短路電流引起江河變電站江雙311開關速斷保護
動作，開關跳閘切除故障點。同時，短路電流通過雙河變
電站35kV I段母線、雙變母聯350開關、35kV II段母
線、雙五314開關、五雙314開關，致使雙河變電站母聯
350開關延時速斷保護(0．5s延時)和五里崗變電站五雙
314開關速斷保護同時啟動。五雙314開關動作電流和動
作時限都已達到，故其速斷保護動作于開關跳閘。由于雙
河變電站母聯350開關延時速斷保護未到動作時限，因此
母聯350開關沒有跳閘。
綜上分析，江雙3ll開關、雙河變電站母聯350開
關、五雙314開關動作正確。
事后解體雙河變電站雙江311開關，發現開關內部并
無異常，只是套管炸裂；開關A相兩側套管老化、絕緣擊
穿、炸裂，造成A相與開關箱體頂蓋短路，產生弧光，引
起A、B相間短路，進而發展成三相短路。
許多電網運行經驗表明，6～35kV系統單相接地引發
的電網事故較多。其中，電網發生單相間歇性弧光接地時
產生的內部過電壓已成為油田電網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，從事電力系統運行與控制、電氣設備安全
運行、電能質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；周衛星(1977一)，工程師，安全注
冊安全工程師，從事電力系統運行與控制、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
2油田電網應對內部過電壓的不足
油田電網6kV系統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)電網發生穩定的單相接地后，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選線較難，且準
確率低。
(3)電網發生斷線、非全相、同桿線路零序電壓電容
耦合等非接地故障時，電網不對稱電壓將增大。不對稱電
壓增大到一定程度后， 自動調節控制器將誤判電網發生接
地故障，于是短路阻尼電阻，而此時消弧線圈調諧在接近
全補償的狀態，由此產生很高的中性點位移電壓，使某相
電壓增大很多， 以至損壞電網設備，因此擴大了事故。
(4)電網運行方式多樣，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的是操動機構易損壞的機械
操作開關，那么開關一旦損壞，阻尼電阻就易燒毀，阻尼
電阻內的電弧可能引發更大的事故。
(6)隨著電網規模的擴大，消弧線圈會隨之更換，不
利于遠景規劃。
3應對油田電網內部過電壓的對策
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絕緣結構的老化，以及對電網中
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
系統運行的安全可靠性，延長系統使用壽命。
(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
電網對地電容電流無關，其保護性能不隨電網運行方式的
改變而變化。
(5)從技術理念、安全可靠、經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內部過電壓的要求。本裝置是利用微
機控制、過電壓保護技術和單相真空開關等組成一套自動
保護系統。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；通過瞬時改變系統參數和短接母
線上的TV開口三角繞組來消除諧振；其內置小電流接地
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構如圖2
所示，主要部件有隔離開關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對系統的零序電壓和三相電壓進行檢測和分
析，判斷接地性質和相別，并進行相應處理。
(1)若接地故障是穩定的金屬性接地，則WZK立即發
出報警，同時指示接地性質、相別及具體位置，報警信號
由通信接口和繼電器干節點同時發出。
(2)若接地故障是不穩定的間歇性弧光接地，則WZK
立即發出動作信號，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。同時，由于中性點非有效接地
系統發生單相接地故障時，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，從而保證了系統的安全。
系統發生諧振時，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
系統零序回路振蕩參數，使諧振不再發生。若諧振在RV
退出瞬間仍存在或再次出現，則WZK發出指令，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
的安全可靠性。另外，本裝置還具有準確的接地選線功
能，為故障排除和系統分析提供了極大方便。
電工技術2012l 5期l59

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