关于10kV配电系统增加自动跟踪补偿消弧装置必要性的技术分析

王占忠

摘 要： 公司10kV配电系统为不接地系统（小电流接地系统），在运行中单相接地后会产生接地电容电流。接地电容电流的大小直接影响10kV配电系统运行的可靠性，在GB/T50064-2014《交流電气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》3.1.3第二款、3.1.5规定，接地电容电流超出规定值后会导致接地过电压而引发系统事故，为避免这种情况的出现，采用自动跟踪补偿消弧装置来补偿，以防止中性点不接地系统发生单相接地而引起弧光过电压。

关键词： 电容电流;配电系统;供电系统

一、单相接地电容电流的危害

公司10kV配电系统后期新增了发电机系统、10kV配电系统，均为电力电缆进行输电，电缆总长度不断增加，对地电容同时增大，单相接地电流亦增加。单相接地电容电流过大的危害主要有以下几方面：

（1）弧光接地过电压危害。当接地电容电流过大，接地点电弧不能自行熄灭，产生间隙性弧光接地过电压，它不仅击穿配电系统中的绝缘薄弱环节，线路绝缘薄弱点往往还会发展成两相短路事故，对整个10kV配电系统绝缘都有很大的危害。

（2）造成工频或谐振过电压。单相接地易发生工频或谐振过电压，直间影响设备的绝缘水平，危及设备和人身安全。

（3）接地电弧还可能直接引起火灾，甚至直接引起可燃气体爆炸。

二、公司供电系统现状分析及接地电容电流计算

公司10kV供电系统主要由电力电缆线路及电力设备两部分的电容电流组成。10kV配电系统在设计初期未设计自动跟踪补偿消弧装置，但后期增加了发电机组和10kV配电系统，单相接地电流就不容忽视。

其中从2015年1月21日总变电站2#所用变熔断器开关事故分析，由2#所用变B绕组浇筑绝缘损坏发生隙性弧光接地，造成2#所用变熔断器开关全部短路烧毁，引起二段母线失电。从这起事故分析，系统单相弧光接地的电容电流已超出规定值，形成过电压而发生此次事故。右图为事故时故障录波记录：

从图中可以看出，B相接地时波形发生畸变（谐波），产生谐振电压造成。

公司主要使用电缆供电，电缆最小截面积为95mm2，最大为单芯300mm2，总变一段共13回出线，各类高压电缆总长度约88千米;总变二段共14回出线，各类高压电缆总长度约9.5千米，其中单芯电缆电容电流是三芯电缆电容电流2—3倍。因此利用简化计算方式对公司各配电系统接地电容电流进行估算：

由表1、表2可知总变一段总电容电流最低为17.825A;总变二段总电容电流最低为19.37A，此仅为总变变电站10kV配电系统所带出线电缆接地电容电流;若将各分变电所电容电流计算在内，总变一段总电容电流为29.052A;总变二段总电容电流为29.504A。

按照GB/T50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》3.1.3第二款规定：不直接连接发电机、由电缆线路构成的6-20kV系统，当单相接地故障电容电流不大于10A时，可采用中性点不接地方式;当大于10A时又需在接地故障条件下运行时，宜采用中性点谐振接地方式;3.1.5规定：6kV和10kV配电系统以及发电厂用电系统，当单相接地故障电容电流不大于7A时，可采用中性点高阻接地方式，故障总电流不应大于10A。

因此，按照估算总变接地电容电流已超出设计规范要求，按照规范3.1.6要求宜采用自动跟踪补偿功能的消弧装置，达到设计容量后可有效降低接地电流。

参考文献：

[1]杜澍春，陈维江.GB/T50064-2014“交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范”.中国计划出版社出版，2014（4）.

[2]常美生.高电压技术.中国电力出版社，2007（195）.