1 前言
随着10KV电力系统的逐渐增容和发展，10KV电网中的各种过电压发生机率越来越高，每一次的过电压都对电气设备的安全运行造成直接的、严重的威胁，而且每发生一次过电压就会对电气设备的绝缘造成一次破坏，并且这种过电压破坏具有明显的累积效应，当达到一定程度时，会造成电气设备损坏，甚至是造成局域电力网络发供电中断或是受损。
江南电网是某军工企业的独立电力网络,历经三十多年的运行和多次技术改造的发展，电力网络发生了很大的变化，从历年的运行结果来看其过电压发生的次数越来越多和越来越频繁。从江南片区供电系统主接线来看，江南供电系统虽然接线不是很复杂，电力线路亦不是很长，但是在江南片区供电系统中大部分回路采用了电缆连接，对于一个中性点不接地的10KV电力网络来说，其单相接地电容电流已经达到了相当的程度，处在极易产生单相间歇性弧光接地的10-30A单相接地电流区间，这对于在过电压保护比较脆弱的江南电网，过电压发生的机率和造成的破坏也就不言而喻。因此对于如何正确认识江南电网的过电压现状，对过电压采取何种有效的防范措施，以确保江南电网（特别是江南片区电力系统）的安全、可靠和稳定运行就显得尤为重要和急迫。
2 故障的分析
热电厂是江南电网的骨干网络之一。自从1997年热电厂投产进入商业运行以来，江南片区电力系统的主接线就发生了极大的变化，同时在此期间江南片区各单位根据自身的生产需要，新增了相当数量的以电力电缆连接的电气设备，为此系统参数变化更大。从1997年至今，江南片区发生过众多的电气事故，综合统计分析，在这些电气事故中有诸多故障均是由于单相接地（主要表现为单相弧光接地）产生过电压所致。在此笔者根据热电厂的电气事故情况，选取热电厂几起典型的事故在此分析，以引起我们高度关注和重视。
2.1 故障现象
2.1.1 2003年4月17日09：15分，热电厂发出10KV母线A相接地信号，紧接着（大约几秒种）热电厂10KV母线125#电容、避雷器（Y3W-10/31.5）柜发生爆炸，相关线路速断或过流保护跳闸。经检查发现，125#柜避雷器三相有强烈弧光短路灼烧痕迹，避雷器瓷套内壁和ZnO阀片同侧有明显闪络痕迹。同时与爆炸点相连接的电气部分和10KV系统其它部分未发现明显绝缘破坏，即短路后故障点的绝缘恢复良好。
2.1.2 2003年4月24日12：06分和12：08分，热电厂接地监视装置连续两次发出瞬时接地现象（持续时间大约在2～3second），后经检查1#发电机出口避雷器动作监测装置JS-8型计数器（其他地方无避雷器动作监测装置），其动作次数为4次。计数器表壳内发现有一定程度的残余物，既计数器有一定程度的损坏。
2.1.3 2001年3月20日15：30分，热电厂10KV母线绝缘监测装置发出“10KV系统接地”信号，同时发电机零序电流保护发出报警信号，紧接着1#发电机差动保护跳闸，后经检查，2#发电机定子绕组A相绝缘被击穿后造成A相绕组对定子铁芯接地，定子接地点硅钢片被局部熔化。
2.1.4 2000年4月09日16：50分，热电厂10KV母线绝缘监测装置发出“10KV系统接地”信号，同时发电机零序电流保护发出报警信号，紧接着2#发电机差动保护跳闸，后经检查，2#发电机定子绕组C相对定子铁芯接地。
2.2故障分析
2.2.2 故障共性
通过对上述几起事故的分析，可以发现它们都具有以下明显共性：
A 都是由单相接地引起。
B 发生事故前无雷电活动，设备运行状态良好。
C 单相接地的同时有明显过电压现象，接地点有电弧持续燃烧现象，接地电流较大。
D 发电机单相接地电流较大。
由此，可以分析得出造成这几起事故的原因是单相弧光接地引起过电压，其电压幅值大大超过了绝缘材料或空气绝缘间隙所能耐受的电压幅值，并在绝缘薄弱环节击穿或使过电压保护装置（避雷器）动作。
2.2.3 单相弧光接地过电压的形成机理
江南电网10KV系统相当复杂，网络接线繁多，主要由建中站、热电厂、10#站、70#站、金山站以及大量的负荷组成，包括5个10KV高压配电室和大量馈出线，其中大部分是由电力电缆连接的，由此构成了一个庞大而又复杂的电力网络。对于单相弧光接地过电压形成机理的理论分析方法很多，对于类似江南电网中性点不接地系统，电力电缆在其相间和相地间都有等效电容。经计算表明,发生单相弧光接地时过电压的最大值将达到：
Umax=1.5Um+（1.5Um–0.7Um）=2.3Um
对江南电网10KV系统，单相弧光接地的过电压瞬时幅值最大可以达到20.4KV。如果弧光接地在接地点造成弧光间隙性反复燃烧，那么产生的过电压倍数将远远大于2.3倍。根据有关资料介绍，在国外有些专家对单相弧光接地进行了实测，其结果显示，过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。从江南片区的几次故障（如2.1.1事故和2.1.2故障）来看，在系统发生单相接地时，都产生了较高的过电压，才会引起避雷器放电。对于2.1.1事故来说，强烈的过电压使相间空气绝缘被击穿，形成相间弧光短路，至于避雷器的爆炸，主要是由于避雷器的选型错误（原设计型号为Y3W-10/31.5）和产品质量欠佳（受潮），再加上弧光短路产生的高能热量加剧了避雷器的爆炸。由此可见如此高的过电压一旦产生就将会在电力网络绝缘薄弱环节形成闪络放电，严重时将破坏绝缘，造成相间短路或者损害电气设备。从2.1.3事故来看，发电机接地电流已远远大于5A，才会造成发电机定子铁芯熔化，即与发电机有电气连接的电力网络的单相接地电流已大大超过了5A。
3 单相弧光接地产生的原因
从上述分析可见，单相弧光接地是威胁江南片区电力系统安全、稳定和可靠运行的最主要和最直接因素。而中性点的接地方式，直接影响到单相弧光接地的产生和限制力度。根据我国的传统设计经验，在10KV电力系统普遍采用中性点不接地方式，这是因为在早期的10KV电力网中，电力网络简单，电力电缆采用量不大，系统的单相接地电容电流并不大。而随着各电力系统的飞速发展和增容，原电力系统主接线发生了很大的变化，电力电缆的采用量急剧增加。从诸多10KV系统的运行现状和经验来看，其过电压发生的机率越来越高，由于过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大。江南片区供电系统亦属于这种情况。该系统从最初的以架空线为主的配电系统发展成为了拥有发电、供配电以及以电力电缆连接为主的电力系统，再加上即将上马的35KV变配电网络，江南片区将形成以发、变和配电综合一体化电力系统。因此最初采用的中性点不接地方式将受到严峻的考验！根据《电力设备过电压保护设计技术规程》和电力部、国家的有关标准和要求，对于3～10KV电力系统，当单相接地电流小于30A时，如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的3～10KV电网的接地电流小于5A时，其中性点可采用不接地运行方式。而江南片区现阶段的电力网络是否满足该要求呢？
