電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式（電氣設(shè)備課件）

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)2.1.2單相接地故障

⒈簡化等值電路假定C相完全接地，如下圖。圖2-2單相接地故障時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖22、分析：圖2-2電流情況：電壓情況：33、結(jié)論接地故障相對地電壓降低為零；非接地故障相電壓升高為線電壓（倍）且相位改變→絕緣水平按線電壓設(shè)計(jì)（35KV及以下

）中性點(diǎn)對地電壓升為相值（方向與故障相電壓相反，即-Ｕc）相對中性點(diǎn)電壓和線電壓仍不變→三相系統(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運(yùn)行2h（供電可靠性提高）接地點(diǎn)流過的電容電流是正常每相對地電容電流的３倍，即Ｉc＝３Ｉco→故在接地點(diǎn)有電弧4單相接地時(shí)接地電流危害

單相接地時(shí)的接地電流將在故障點(diǎn)形成電弧。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定電弧時(shí)可能燒壞電氣設(shè)備，或引起兩相或三相短路。尤其是電機(jī)或電器內(nèi)部因絕緣損壞而造成一相導(dǎo)體與設(shè)備外殼之間接觸產(chǎn)生穩(wěn)定電弧時(shí)，更容易燒壞電機(jī)、電器或造成相間短路。5接地電容電流的經(jīng)驗(yàn)算法：Ic—中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)地單相接地電容電流（A）U—電網(wǎng)額定線電壓（Kv）L—同一電壓U具有電氣聯(lián)系的架空線路或電纜線路總長度（km）返回架空線路電纜線路6中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)問題的提出為什么要采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)？中性點(diǎn)不接地電力網(wǎng)發(fā)生接地時(shí)，仍可繼續(xù)運(yùn)行2h，但若接地電流值過大，會產(chǎn)生持續(xù)性電弧，危脅設(shè)備，甚至產(chǎn)生三相或二相短路。82.1消弧線圈的工作原理圖3中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖92.2.1消弧線圈的工作原理1、正常運(yùn)行時(shí)：中性點(diǎn)對地電位為零：UN=0消弧線圈中無電流：IL=0流過地中的電容電流為零：IC=02、單相接地時(shí)：中性點(diǎn)電位升高為相電壓：消弧線圈中出現(xiàn)感性電流：與相差1800流過接地點(diǎn)電流：+（相互抵消）消弧線圈不起作用→實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償102.2補(bǔ)償方式及選用1、全補(bǔ)償:ＩL＝ＩC

即１／ωＬ＝３ωＣ接地點(diǎn)電流為零缺點(diǎn)：XL=Xc，網(wǎng)絡(luò)容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣2、欠補(bǔ)償:ＩL＜ＩC

即１／ωＬ＜３ωＣ接地點(diǎn)為容性電流缺點(diǎn)：易發(fā)展成為全補(bǔ)償方式,切除線路或頻率下降可能諧振。3、過補(bǔ)償:ＩL＞ＩC

即１／ωＬ＞３ωＣ接地點(diǎn)為為感性電流注意：電感電流數(shù)值不能過大≯10A不采用少采用采用11中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

U相金屬性接地電壓變化特點(diǎn):故障相對地電壓變?yōu)榱惴枪收舷鄬Φ仉妷荷弑断到y(tǒng)各相對地的絕緣水平也按線電壓考慮

122.3消弧線圈1、消弧線圈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①為了保持補(bǔ)償電流與電壓之間的線性關(guān)系，采用滯氣隙鐵芯

②氣隙沿整個(gè)鐵芯均勻設(shè)置，以減少漏磁

③為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中

④為適應(yīng)系統(tǒng)中電容電流變化特點(diǎn)，消弧線圈中設(shè)有分接頭（5～9個(gè)）2、補(bǔ)償容量的選擇：Ｑh.e≥1.35ＩcＵx3、消弧線圈的安裝地點(diǎn)發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)或廠變的中性點(diǎn)；變電所主變的中性點(diǎn)。4、適用范圍：廣泛應(yīng)用在不適合采用中性點(diǎn)不接地的以架空線路為主體的3-60kV系統(tǒng)；個(gè)別雷害嚴(yán)重的地區(qū)110kV系統(tǒng)不得已采用。返回13中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng)§2-1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)2.1.1正常運(yùn)行情況

⒈簡化等值電路圖2-1正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖15假設(shè)條件C—各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容：圖2-1為了方便討論，認(rèn)為：1、三相系統(tǒng)對稱2、對地分散電容用集中電容表示,相間電容不予考慮3、當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C162、分析：圖2-11、三相系統(tǒng)對稱時(shí)，三相電壓對稱,即2、由于Cu=Cv=Cw=C，則IcA=IcB=Icc=Ux/Xc＝也對稱，即173、結(jié)論正常運(yùn)行時(shí)：地中沒有零序電容電流流過。中性點(diǎn)對地電位為零。18中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置可以自動適時(shí)的監(jiān)測跟蹤電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，快速地調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，以跟蹤補(bǔ)償變化的電容電流，使接地點(diǎn)殘流始終處于規(guī)定的范圍內(nèi)。目前，國內(nèi)自動跟蹤補(bǔ)償消弧線圈按改變電感方法的不同，大致可以分為以下幾種：1、有分接頭的調(diào)匝式消弧線圈

2、調(diào)容式消弧線圈

3、調(diào)氣隙式消弧裝置

4、磁閥式調(diào)節(jié)的消弧線圈5、高短路阻抗變壓器式消弧線圈消弧線圈的分類及工作原理調(diào)匝式消弧線圈采用有載調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)電抗器的抽頭以改變電感值。它可以在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過實(shí)時(shí)測量流過消弧線圈電流的幅值和相位變化，計(jì)算出電網(wǎng)當(dāng)前方式下的對地電容電流，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的最小殘流值或失諧度，由控制器調(diào)節(jié)有載調(diào)壓分接頭，使之調(diào)節(jié)到所需要的補(bǔ)償檔位，在發(fā)生接地故障后，故障點(diǎn)的殘流可以被限制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。調(diào)匝式消弧線圈原理調(diào)容式消弧線圈在繞組的二次側(cè)并聯(lián)若干組用真空開關(guān)或晶閘管通斷的電容器，用來調(diào)節(jié)二次側(cè)電容的容抗值，以達(dá)到減小一次側(cè)電感電流的要求。電容值的大小及組數(shù)有多種不同排列組合，以滿足調(diào)節(jié)范圍和精度的要求。調(diào)容式消弧線圈原理調(diào)氣隙式消弧線圈是將鐵芯分成上下兩部分，下部分鐵芯同線圈固定在框架上，上部分鐵芯用電動機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)可調(diào)，通過調(diào)節(jié)氣隙的大小達(dá)到改變電抗值的目的調(diào)氣隙式消弧線圈原理磁閥式消弧線圈原理中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)一、消弧線圈的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.消弧線圈結(jié)構(gòu)簡介

消弧線圈種類：離線分級調(diào)匝式、在線分級調(diào)匝式、氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式、直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式、五柱式等。

氣隙作用：避免磁飽和，使補(bǔ)償電流和電壓成線性關(guān)系，減少高次諧波，使電抗值較穩(wěn)定，以保證已整定好的調(diào)諧值恒定。同時(shí)，帶氣隙可減小電感、增大消弧線圈的容量。

離線分級調(diào)匝式消弧線圈：結(jié)構(gòu)如圖所示。其外形和小容量單相變壓器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表及信號溫度計(jì)。內(nèi)部實(shí)際上是一只具有分段（即帶氣隙）鐵芯的可調(diào)電感線圈，鐵芯和線圈浸放在油箱內(nèi)。

一、消弧線圈的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.消弧線圈結(jié)構(gòu)簡介

在線分級調(diào)匝式:由電動傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動油箱上部的有載分接開關(guān)，以改變線圈的串聯(lián)連接匝數(shù)，從而改變線圈電感、電流大小。氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式:由電動機(jī)經(jīng)蝸桿驅(qū)動可移動鐵芯，通過改變主氣隙的大小來調(diào)節(jié)導(dǎo)磁率，從而改變線圈的電感、電流。直流偏磁式:帶氣隙的鐵芯上有交流繞組和直流控制繞組，通過調(diào)節(jié)直流控制繞組的勵磁電流，來實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)消弧線圈的電感、電流。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)3.1簡化等值電路假定C相完全接地，如下圖。圖4單相接地故障時(shí)的中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)293.2單相接地時(shí)

1、電壓情況（C相）接地相電壓降低→為0非接地相電壓不變→為相電壓中性點(diǎn)對地電壓不變→為02、電流情況形成短路→危害大→裝設(shè)繼電保護(hù)→跳閘切除故障（供電可靠性降低），避免接地點(diǎn)的電弧持續(xù)。分析30優(yōu)點(diǎn)：

1、不外加設(shè)備即可消弧

2、降低電網(wǎng)對地絕緣，節(jié)省造價(jià)缺點(diǎn)：

1、供電可靠性降低改進(jìn)：裝自動重合閘裝置、加備用電源

2、電流很大且單相磁場對弱電干擾改進(jìn)：中性點(diǎn)經(jīng)電抗器接地、僅部分中性點(diǎn)接地

3、不產(chǎn)生過電壓，設(shè)備絕緣水平低20％，造價(jià)低。適用范圍

110kV及以上的系統(tǒng)廣泛采用。結(jié)論返回31思考練習(xí)思考練習(xí)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，電壓和電流有什么變化？能否繼續(xù)運(yùn)行？為什么？中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地系統(tǒng)引言

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的缺陷：

（1）由于電感電流的滯后性使得電弧間歇接地過電壓仍然會短時(shí)存在。

（2）電網(wǎng)的參數(shù)隨時(shí)變化，調(diào)整消弧線圈的補(bǔ)償容量響應(yīng)速度教慢，仍然會造成過電壓的出現(xiàn)。

（3）對全電纜出線的配電變電所，接地故障通常都為永久性故障，中性點(diǎn)安裝消弧線圈已失去意義。

當(dāng)接地電容電流小于規(guī)定值時(shí)，采用高阻接地方式，當(dāng)接地電流大于規(guī)定值時(shí)，采用低電阻接地方式。一、中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的三相系統(tǒng)

中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地運(yùn)行時(shí)，所接的接地電阻的大小以限制接地相電流在600～1000A范圍內(nèi)為宜。由于電纜線路的永久性故障概率較大，不使用線路自動重合閘，須從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自動裝置上采取措施證用戶的供電可靠性。

以電纜為主體的35kV、10kV城市電網(wǎng),可采用經(jīng)低值電阻接地方式，二、中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的三相系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線的200MW及以上發(fā)電機(jī)，當(dāng)接地電流超過允許值時(shí)，常采用中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的方式。

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地后，可達(dá)到：（1）限制過電壓不超過2.6倍額定相電壓；（2）限制接地故障電流不超過10～15A；（3）為定子接地保護(hù)提供電源，便于檢測。

發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生單相接地故障要求瞬時(shí)切機(jī)時(shí)，宜采用高電阻接地方式。較小城市的配電網(wǎng)除采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式外，還可考慮采用經(jīng)高值阻抗接地方式，以降低設(shè)備投資、簡化運(yùn)行工作并維持適當(dāng)?shù)墓╇娍煽啃?。三、中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗接地的三相系統(tǒng)

在500kV及以上系統(tǒng)，為了限制單相短路電流，可在中性點(diǎn)與地之間接一個(gè)電抗值較小電抗器，保證正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)的位移電壓在允許范圍內(nèi)。

該接地方式的運(yùn)行特點(diǎn)與中性點(diǎn)直接接地相同，發(fā)生單相接地時(shí)須立即跳開斷路器。中性點(diǎn)采用小阻抗接地要求該系統(tǒng)中所有變壓器的中性點(diǎn)都經(jīng)一個(gè)小電抗器接地，既使系統(tǒng)被分裂成幾個(gè)部分，也不會出現(xiàn)中性點(diǎn)不接地的變壓器，對主變中性點(diǎn)絕緣水平要求大大降低。思考練習(xí)思考練習(xí)比較各種不同中性點(diǎn)運(yùn)行方式的優(yōu)、缺點(diǎn)，并說明各自的適用范圍。主變和發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式一、主變壓器中性點(diǎn)接地方式

1.主變壓器110～500kV側(cè)中性點(diǎn)的接地方式主變壓器的110～500kV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)小阻抗接地方式，以降低設(shè)備絕緣水平。2.主變壓器6～63kV側(cè)中性點(diǎn)的接地方式主變壓器6～63kV側(cè)采用中性點(diǎn)不接地方式，以提高供電連續(xù)性，但當(dāng)單相接地電流大于允許值時(shí)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈時(shí)宜采用過補(bǔ)償方式。二、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

（1）125MW及以下的發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生單相接地故障不要求瞬時(shí)切機(jī)時(shí)，當(dāng)單相接地故障電流小于允許值時(shí)，中性點(diǎn)采用不接地方式。（2）接地故障電流大于允許值的125MW及以下的發(fā)