[科普中国]-接地电流

接地电流是指由于故障而流入大地的电流。变压器铁芯接地电流检测过程中易受到空间电磁环境的影响，现场检测手段不具备屏蔽空间干扰的能力，检测结果具有很大的不确定性，并且数值往往会超过国标的限值，给设备的运行和检修带来隐患。采用加装补偿线圈产生反向电流的方式改造的抗干扰铁芯接地电流检测装置能够极大地排除空间磁场带来的干扰，还原铁芯接地电流的真实值，为变压器铁芯运行状态的判断提供可靠依据，从而提高设备和电网的安全运行水平，具有很大的推广价值。

简介变压器铁芯是变压器内部传递、变换电磁能量的主要部件，正常运行的变压器铁芯必须接地，并且只能一点接地，对变压器的事故统计分析表明，铁芯事故在变压器总事故中已占到了第三位，而铁芯故障的产生，大部分是由于铁芯多点接地引起的。当变压器铁芯出现多点接地故障时，由于接地故障点的位置不同，铁芯接地线中反映的故障电流也不同。当接地故障点在铁芯外表面时，接地点中流过的故障电流只有10A左右，消耗功率一般情况下只有200～300W，小于变压器的空载损耗，通过空载损耗很难判断铁芯多点接地故障，而空载电流的变化比例比较明显，可以用来判断铁芯是否出现多点接地的情况，但是变压器的空载试验属于停电试验，不宜用来对运行中的变压器进行测试。铁芯接地电流的监测是预防和及时发现铁芯多点接地故障的最简单直接的方法。由于铁芯接地电流的早期故障电流较小，而变压器一般都处于非常复杂的电磁环境中，铁芯接地电流的检测会受到空间电磁场的影响，检测结果往往无法反应铁芯接地电流的真实情况。

接地电容电流的危害中性点不接地的高压电网中，单相接地电容电流的危害主要体现在四个方面：

1.弧光接地过电压危害

当电容电流过大，接地点电弧不能自行熄灭，出现间隙性电弧接地时，产生弧光接地过电压，这种过电压可达相电压的3~5倍或更高，它遍布于整个电网中，并且持续时间长，可达几个小时，它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节，而且对整个电网绝缘都有很大的危害。

2.造成接地点热破坏及接地网电压升高

单相接地电容电流过大，使接地点热效应增大，对电缆等设备造成热破坏，该电流流入接地网后由于接地电阻的原因，一相电压为0，两外两项增高3倍，使整个接地网电压升高，危害人身安全。

3.交流杂散电流危害

电容电流流入大地后，在大地中形成杂散电流，该电流可能产生火花，引燃瓦斯煤尘爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并且腐蚀水管，气管等。

4.接地电弧引起瓦斯煤尘爆炸

电火花和电弧会使绝缘材料、木支架及瓦斯煤尘等引燃，造成火灾。导体连接部分接触不良，接触电阻增大，通过电流时造成局部温度升高往往是引起火灾的重要原因。电缆接线盒和电缆头因封固工艺质量不高，留有气隙，当潮气侵入后，通电时受热气体膨胀引起爆炸事故，并酿成火灾。电气设备的绝缘油在潮湿环境下使用，油中吸收水份，绝缘性能下降，可能发生相间短路，造成油燃烧，绝缘油在电弧作用下，能分解出含氢的混合气体在高温下能引起爆炸。井下照明白炽灯覆盖煤尘，散热不良，温度升高，导致煤尘点燃造成火灾1。

单相接地电容电流治理补偿系统的分类早期采用人工调匝式固定补偿的消弧线圈，称为固定补偿系统。固定补偿系统的工作方式是：将消弧线圈整定在过补偿状态，其过补程度的大小取决于电网正常稳态运行时不使中性点位移电压超过相电压的15%，之所以采用过补偿是为了避免电网切除部分线路时发生危险的串联谐振过电压。因为，如整定在欠补偿状态，切除线路将造成电容电流减少，可能出现全补偿或按近全补偿的情况。可见，固定补偿方式很难适应变动比较频繁的电网，这种系统已逐渐不再使用。取代它的是能跟踪电网电容电流自动调谐的装置，这类装置又分为两种，一种称之为随动式补偿系统。随动式补偿系统工作方式就是：自动跟踪电网电容电流的变化，随时调整消弧线圈，使其保持在谐振点上，在消弧线圈中串联一电阻，增加电网阻尼率，将谐振过电压限制在允许的范围内。当电网发生单相接地故障后，控制系统将电阻短接掉，达到最佳补偿效果，该系统的消弧线圈不能带高电压调整。另一种称之为动态补偿系统。动态补偿系统的工作方式是：在电网正常运行时，调整消弧线圈远离谐振点，彻底避免串联谐振过电压及各种谐振过电压产生的可能性，当电网发生单相接地后，瞬间调整消弧线圈至最佳状态，使接地电弧自动熄灭。这种系统要求消弧线圈能带高电压快速调整，从根本上避免了串联谐振产生的可能性，通过适当的控制，该系统是唯一可能使电网中原有的功率方向型单相接地选线装置（高漏）继续使用的系统。

消弧线圈的作用电网安装消弧线圈后，发生单相接地时消弧线圈产生电感电流，该电感电流补偿接地电容电流，使得接地电流减小，同时使得故障相恢复电压速度减小，治理电容电流过大所造成的危害。同时由于消弧线圈的嵌位作用，它可以有效地防止铁磁谐振过电压的产生。消弧线圈补偿效果越好，对电网的安全保护作用越大，所以需要跟踪电容电流变化自动调谐的消弧线圈。

消弧线圈作用原理及国内外现状消弧线圈的作用是当电网发生单相接地故障后，提供一电感电流，补偿接地电容电流，使接地电流减小，也使得故障相接地电弧两端的恢复电压速度减低，达到消灭电弧的目的。当消弧线圈正确调谐时，不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率，还可以有效地抑制过电压的幅值，同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。

从发挥消弧线圈的作用上看，脱谐度的绝对值越小越好，最好是处于全补偿状态，即调至谐振点上。但是在电网正常运行时，小脱谐度的消弧线圈将产生各种谐振过电压。如煤矿6KV电网，当消弧线圈处于全补偿状态时，电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10~25倍，这就是通常所说的串联谐振过电压。除此之外，电网中的各种操作（如大电机投入，断路器非同期合闸等）及电网中发生其它故障时（如单相断线，断路器非全相合闸等）都可能产生危险的过电压，所以在电网正常运行时，或发生单相接地之外的其它故障时，小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害。综上所诉，当电网发生单相接地故障时，希望消弧线圈的脱谐度越小越好，最好是全补偿。当电网正常运行时，希望消弧线圈的脱谐度越大越好，最好是退出运行。

消弧线圈副作用用消弧线圈解决中性不接地供电系统单相接地电容电流过大的危害问题得到国内外专家广泛认可，但中性点经消弧线圈接地也给这种供电系统带来了副作用----串联谐振过电压。

解决接地电流串联谐振过电压的方法抑制串联谐振过电压的方法1.串联阻尼电阻，这种方法应用于随动补偿系统，即预调式消弧线圈。

2.增加脱谐度，这种方法主要应用于动态补偿系统，即消弧线圈在正常时的调谐远离谐振点，当系统发生单相接地时，迅速施加全补偿。现就这两种方法结合两种装置重点分析。

阻尼电阻在有载调匝消弧线圈的应用有载调匝式消弧线圈在电网正常工作时就将脱谐度调整到接近于零。为了将中性点电压抑制到15%相电压，必须加阻尼电阻。阻尼电阻在接地前起阻尼作用，在接地时需将阻尼电阻迅速短掉，否则会烧坏甚至爆炸。阻尼电阻选择非常重要，不同的电网阻尼电阻阻值并不一样，就是同一电网在不同时期阻值也应随电网阻尼率的变化随时调整，否则会难以躲开工作死区，造成电网在正常时投不上阻尼电阻，使电网始终处于串联谐振过电压状态，非常危险。

但是阻尼电阻动态可调非常难以实现，为了避免这类问题，用户需定期测量电网阻尼率，从而通过人工方法改变阻尼电阻值。这使得补偿系统自动性大打折扣，给用户日后维护带来很大的麻烦2。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学