變壓器接地電流

變壓器鐵芯是變壓器內部傳遞、變換電磁能量的主要部件，正常運行的變壓器鐵芯必須接地，並且只能一點接地，對變壓器的事故統計分析表明，鐵芯事故在變壓器總事故中已佔到了第三位，而鐵芯故障的產生，大部分是由於鐵芯多點接地引起的。當變壓器鐵芯出現多點接地故障時，由於接地故障點的位置不同，鐵芯接地線中反映的故障電流也不同。當接地故障點在鐵芯外表面時，接地點中流過的故障電流只有10A左右，消耗功率一般情況下只有200～300W，小於變壓器的空載損耗，通過空載損耗很難判斷鐵芯多點接地故障，而空載電流的變化比例比較明顯，可以用來判斷鐵芯是否出現多點接地的情況，但是變壓器的空載試驗屬於停電試驗，不宜用來對運行中的變壓器進行測試。鐵芯接地電流的監測是預防和及時發現鐵芯多點接地故障的最簡單直接的方法。由於鐵芯接地電流的早期故障電流較小，而變壓器一般都處於非常複雜的電磁環境中，鐵芯接地電流的檢測會受到空間電磁場的影響，檢測結果往往無法反應鐵芯接地電流的真實情況。

中性點不接地的高壓電網中，單相接地電容電流的危害主要體現在四個方面：

1.弧光接地過電壓危害

當電容電流過大，接地點電弧不能自行熄滅，出現間隙性電弧接地時，產生弧光接地過電壓，這種過電壓可達相電壓的3~5倍或更高，它遍佈於整個電網中，並且持續時間長，可達幾個小時，它不僅擊穿電網中的絕緣薄弱環節，而且對整個電網絕緣都有很大的危害。

2.造成接地點熱破壞及接地網電壓升高

單相接地電容電流過大，使接地點熱效應增大，對電纜等設備造成熱破壞，該電流流入接地網後由於接地電阻的原因，一相電壓為0，兩外兩項增高3倍，使整個接地網電壓升高，危害人身安全。

3.交流雜散電流危害

電容電流流入大地後，在大地中形成雜散電流，該電流可能產生火花，引燃瓦斯煤塵爆炸等，可能造成雷管先期放炮，並且腐蝕水管、氣管等。

4.接地電弧引起瓦斯煤塵爆炸

電火花和電弧會使絕緣材料、木支架及瓦斯煤塵等引燃，造成火災。導體連接部分接觸不良，接觸電阻增大，通過電流時造成局部温度升高往往是引起火災的重要原因。電纜接線盒和電纜頭因封固工藝質量不高，留有氣隙，當潮氣侵入後，通電時受熱氣體膨脹引起爆炸事故，並釀成火災。電氣設備的絕緣油在潮濕環境下使用，油中吸收水份，絕緣性能下降，可能發生相間短路，造成油燃燒，絕緣油在電弧作用下，能分解出含氫的混合氣體在高温下能引起爆炸。井下照明白熾燈覆蓋煤塵，散熱不良，温度升高，導致煤塵點燃造成火災 ^[1]  。

早期採用人工調匝式固定補償的消弧線圈，稱為固定補償系統。固定補償系統的工作方式是：將消弧線圈整定在過補償狀態，其過補程度的大小取決於電網正常穩態運行時不使中性點位移電壓超過相電壓的15%，之所以採用過補償是為了避免電網切除部分線路時發生危險的串聯諧振過電壓。因為，如整定在欠補償狀態，切除線路將造成電容電流減少，可能出現全補償或按近全補償的情況。可見，固定補償方式很難適應變動比較頻繁的電網，這種系統已逐漸不再使用。取代它的是能跟蹤電網電容電流自動調諧的裝置，這類裝置又分為兩種，一種稱之為隨動式補償系統。隨動式補償系統工作方式就是：自動跟蹤電網電容電流的變化，隨時調整消弧線圈，使其保持在諧振點上，在消弧線圈中串聯一電阻，增加電網阻尼率，將諧振過電壓限制在允許的範圍內。當電網發生單相接地故障後，控制系統將電阻短接掉，達到最佳補償效果，該系統的消弧線圈不能帶高電壓調整。另一種稱之為動態補償系統。動態補償系統的工作方式是：在電網正常運行時，調整消弧線圈遠離諧振點，徹底避免串聯諧振過電壓及各種諧振過電壓產生的可能性，當電網發生單相接地後，瞬間調整消弧線圈至最佳狀態，使接地電弧自動熄滅。這種系統要求消弧線圈能帶高電壓快速調整，從根本上避免了串聯諧振產生的可能性，通過適當的控制，該系統是唯一可能使電網中原有的功率方向型單相接地選線裝置（高漏）繼續使用的系統。

電網安裝消弧線圈後，發生單相接地時消弧線圈產生電感電流，該電感電流補償接地電容電流，使得接地電流減小，同時使得故障相恢復電壓速度減小，治理電容電流過大所造成的危害。同時由於消弧線圈的嵌位作用，它可以有效地防止鐵磁諧振過電壓的產生。消弧線圈補償效果越好，對電網的安全保護作用越大，所以需要跟蹤電容電流變化自動調諧的消弧線圈。

消弧線圈的作用是當電網發生單相接地故障後，提供一電感電流，補償接地電容電流，使接地電流減小，也使得故障相接地電弧兩端的恢復電壓速度減低，達到消滅電弧的目的。當消弧線圈正確調諧時，不僅可以有效地減少產生弧光接地過電壓的機率，還可以有效地抑制過電壓的幅值，同時也最大限度地減小了故障點熱破壞作用及接地網的電壓等。

從發揮消弧線圈的作用上看，脱諧度的絕對值越小越好，最好是處於全補償狀態，即調至諧振點上。但是在電網正常運行時，小脱諧度的消弧線圈將產生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網，當消弧線圈處於全補償狀態時，電網正常穩態運行情況下其中性點位移電壓是未補償電網的10~25倍，這就是通常所説的串聯諧振過電壓。除此之外，電網中的各種操作（如大電機投入，斷路器非同期合閘等）及電網中發生其它故障時（如單相斷線，斷路器非全相合閘等）都可能產生危險的過電壓，所以在電網正常運行時，或發生單相接地之外的其它故障時，小脱諧度的消弧線圈給電網帶來的不是安全因素而是危害。綜上所訴，當電網發生單相接地故障時，希望消弧線圈的脱諧度越小越好，最好是全補償。當電網正常運行時，希望消弧線圈的脱諧度越大越好，最好是退出運行。

用消弧線圈解決中性不接地供電系統單相接地電容電流過大的危害問題得到國內外專家廣泛認可，但中性點經消弧線圈接地也給這種供電系統帶來了副作用——串聯諧振過電壓。

1.串聯阻尼電阻，這種方法應用於隨動補償系統，即預調式消弧線圈。

2.增加脱諧度，這種方法主要應用於動態補償系統，即消弧線圈在正常時的調諧遠離諧振點，當系統發生單相接地時，迅速施加全補償。現就這兩種方法結合兩種裝置重點分析。

有載調匝式消弧線圈在電網正常工作時就將脱諧度調整到接近於零。為了將中性點電壓抑制到15%相電壓，必須加阻尼電阻。阻尼電阻在接地前起阻尼作用，在接地時需將阻尼電阻迅速短掉，否則會燒壞甚至爆炸。阻尼電阻選擇非常重要，不同的電網阻尼電阻阻值並不一樣，就是同一電網在不同時期阻值也應隨電網阻尼率的變化隨時調整，否則會難以躲開工作死區，造成電網在正常時投不上阻尼電阻，使電網始終處於串聯諧振過電壓狀態，非常危險。

但是阻尼電阻動態可調非常難以實現，為了避免這類問題，用户需定期測量電網阻尼率，從而通過人工方法改變阻尼電阻值。這使得補償系統自動性大打折扣，給用户日後維護帶來很大的麻煩 ^[2]  。