單相接地是電網的主要故障形式,約占60%以上,且絕大部分為電弧不穩定,處于時燃時滅的狀態,這種間歇性電弧接地使系統工作狀態時刻在變化,導致電感電容元件之間的電磁振蕩,形成遍及全系統的過電壓,這就是間歇性電弧接地過電壓,也稱弧光接地過電壓。
由于單相弧光接地的電弧過程有強烈的隨機性,過電壓的倍數亦具有統計性質。根據國內外的實測弧光接地過電壓一般不超過3.5倍。這種過電壓持續時間可能很長,若不采取措施,可能危及設備絕緣,引起相間短路,使事故擴大。防止產生弧光接地過電壓的根本途徑是消除間隙電弧,為此,根據系統實際運行狀況可采取以下相應措施:
(1) 中性點采用直接接地,這是防止電弧接地過電壓的根本途徑。如果發生單相接地,斷路器可迅速將故障線路切除,自動重合閘恢復送電。所以,10kV及以上系統均采用中性點直接接地方式;
(2) 中性點經小電阻接地。與直接接地相似,使系統在單相接地時產生較大的短路電流,迅速切除故障線路。故障切除后,線路對地電容中儲存的電荷直接經中性點入地,系統中就不會出現弧光接地過電壓,但它有跳閘率較高的缺點,所以此方案需要作技術經濟比較后定;
(3) 中性點經消弧線圈接地。正確運用消弧線圈可補償單相接地電流和降低電弧恢復電壓上升速度,促使接地電弧自動熄滅,大大減小出現高幅值弧光接地過電壓的概率。消弧線圈的作用是給故障點提供一個和原故障電流相位相反的感性電流iL,從而使流過故障點的電流減小。運行中一般采用iL>ic,此方法稱為過補償運行方式。消弧線圈的主要作用在于它可使電弧存在的時間大為縮短,使重燃次數大大減少,從而使高幅值過電壓出現的機會減小。但要注意,消弧線圈若配置不當,不但不能減小電弧接地過電壓,還可能使其增大,如若采取iL=ic(全補償)或iL<ic(欠補償)運行方式,就可能使系統出現諧振過電壓。因此,對一般單相接地故障電流不大的系統,過電壓保護規程不建議用消弧線圈作為限制弧光接地過電壓的措施;
(4) 在中性點不接地系統中,若線路過長,當運行條件許可,可采取分網運行方式,減小電容電流,有利接地電弧的自熄;
(5) 增加相間電容。增大相問電容后,在發生單相接地時,健全相對故障相的相間電容與各自對地電容并聯,即增大了相對地電容。在重燃發生電荷重新分配時,初始電壓就更接近穩態值,從而降低了振蕩過電壓幅值。