發(fā)電機和變壓器的中性點...ppt

發(fā)電機和變壓器的中性點 1 中性點的定義 1 在多相系統(tǒng)星形聯(lián)結(jié)和曲折形聯(lián)結(jié)中公共點 2 在對稱系統(tǒng)中 正常情況下電位等于零并通常是直接接地點 我們主要講下變壓器和發(fā)電機的中性點 中性點直接接地系統(tǒng) 包括中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地故障時 接地短路電流很大 這種系統(tǒng)稱為大接地電流系統(tǒng) 中性點不直接接地系統(tǒng) 包括中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地故障時 由于不直接構(gòu)成短路回路 接地故障電流往往比負荷電流小得多 故稱其為小接地電流系統(tǒng) 非直接接地系統(tǒng) 直接接地系統(tǒng) 大電流接地系統(tǒng) 小電流接地系統(tǒng) 中性點直線接地 經(jīng)小阻抗接地 中性點不接地 經(jīng)消弧線圈接地 2 中性點接地方式的分類 兩中接地方式在單相接地故障時的區(qū)別 小電流接地系統(tǒng)單相接地時電壓變化中性點對地電壓上升為相電壓 方向相反 非接地相的對地電壓將上升為線電壓 線電壓不變 大電流接地系統(tǒng)中單相接地故障的電壓變化 中性點對地電壓上升為相電壓 方向相反 非接地相的對地電壓將不變 線電壓不變 各接地方式的特點 1 中性點直接接地2 中性點不接地3 中性點經(jīng)消弧線圈接地4 中性點經(jīng)電阻接地 1 中性點直接接地 中性點直接接地方式 即是將中性點直接接入大地 該系統(tǒng)運行中若發(fā)生一相接地時 就形成單相短路 其接地電流很大 使斷路器跳閘切除故障 這種大電流接地系統(tǒng) 不裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置 中性點直接接地系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)過電壓最低 而過電壓是電網(wǎng)絕緣配合的基礎(chǔ) 電網(wǎng)選用的絕緣水平高低 反映的是風險率不同 絕緣配合歸根到底是個經(jīng)濟問題 中性點直接接地系統(tǒng)產(chǎn)生的接地電流大 故對通訊系統(tǒng)的干擾影響也大 當電力線路與通訊線路平行走向時 由于耦合產(chǎn)生感應電壓 對通訊造成干擾 中性點直接接地系統(tǒng)在運行中若發(fā)生單相接地故障時 其接地點還會產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓 此時 若工作人員誤登桿或誤碰帶電導體 容易發(fā)生觸電傷害事故 對此只有加強安全教育和正確配置繼電保護及嚴格的安全措施 事故也是可以避免的 其辦法是 盡量使電桿接地電阻降至最小 對電桿的拉線或附裝在電桿上的接地引下線的裸露部分加護套 倒閘操作人員應嚴格執(zhí)行電業(yè)安全工作規(guī)程 中性點間隙 2 中性點不接地 中性點不接地方式 即是中性點對地絕緣 結(jié)構(gòu)簡單 運行方便 不需任何附加設(shè)備 投資省 適用于農(nóng)村10kV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡 該接地方式在運行中 若發(fā)生單相接地故障 其流過故障點電流僅為電網(wǎng)對地的電容電流 其值很小稱為小電流接地系統(tǒng) 需裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置 以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故障 迅速處理 以免故障發(fā)展為兩相短路 而造成停電事故 中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時 其接地電流很小 若是瞬時故障 一般能自動熄弧 非故障相電壓升高不大 不會破壞系統(tǒng)的對稱性 故可帶故障連續(xù)供電2h 從而獲得排除故障時間 相對地提高了供電的可靠性 中性點不接地方式因其中性點是絕緣的 電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路 在發(fā)生弧光接地時 電弧的反復熄滅與重燃 也是向電容反復充電過程 由于對地電容中的能量不能釋放 造成電壓升高 從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓 其值可達很高的倍數(shù) 對設(shè)備絕緣造成威脅 2 中性點不接地 此外 由于電網(wǎng)存在電容和電感元件 在一定條件下 因倒閘操作或故障 容易引發(fā)線性諧振或鐵磁諧振 這時饋線較短的電網(wǎng)會激發(fā)高頻諧振 產(chǎn)生較高諧振過電壓 導致電壓互感器擊穿 對饋線較長的電網(wǎng)卻易激發(fā)起分頻鐵磁諧振 在分頻諧振時 電壓互感器呈較小阻抗 其通過電流將成倍增加 引起熔絲熔斷或電壓互感器過熱而損壞 3 中性點經(jīng)消弧線圈接地 中性點經(jīng)消弧線圈接地方式 即是在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈 當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時 其接地電流大于30A 產(chǎn)生的電弧往往不能自熄 造成弧光接地過電壓概率增大 不利于電網(wǎng)安全運行 為此 利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進行補償 使通過故障點的電流減小到能自行熄弧范圍 通過對消弧線圈無載分接開關(guān)的操作 使之能在一定范圍內(nèi)達到過補償運行 從而達到減小接地電流 這可使電網(wǎng)持續(xù)運行一段時間 相對地提高了供電可靠性 該接地方式因電網(wǎng)發(fā)生單相接地的故障是隨機的 造成單相接地保護裝置動作情況復雜 尋找發(fā)現(xiàn)故障點比較難 消弧線圈采用無載分接開關(guān) 靠人工憑經(jīng)驗操作比較難實現(xiàn)過補償 消弧線圈本身是感性元件 與對地電容構(gòu)成諧振回路 在一定條件下能發(fā)生諧振過電壓 消弧線圈能使單相接地電流得到補償而變小 這對實現(xiàn)繼電保護比較困難 4 中性點經(jīng)電阻接地 中性點經(jīng)電阻接地方式 即是中性點與大地之間接入一定電阻值的電阻 該電阻與系統(tǒng)對地電容構(gòu)成并聯(lián)回路 由于電阻是耗能元件 也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件 對防止諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓 有一定優(yōu)越性 中性點經(jīng)電阻接地的方式有高電阻接地 中電阻接地 低電阻接地等三種方式 這三種電阻接地方式各有優(yōu)缺點 要根據(jù)具體情況選定 各個電壓等級變壓器中性點接地方式 110KV及以上變壓器是中性點直接接地10KV 6KV一般經(jīng)高阻接地或消弧線圈接地400V變壓器一般是直接接地 我廠變壓器中性點的接地方式 1 2主變 我廠主變高壓側(cè)是220KV 從上圖中也可以看出我廠主變中性點是經(jīng)接地刀閘直接接地 01啟備變 我廠啟備變高壓側(cè)是220KV 低壓側(cè)是6 6KV 從圖中可看出我廠啟備變高壓側(cè)中性點是直接接地 低壓側(cè)中性點是經(jīng)高阻接地 高廠變 從圖中看出我廠高廠變中性點經(jīng)高阻接地 低廠變 我廠低廠變中性點是直接接地的 變壓器中性點保護 中性點主要保護 零序電流保護 間隙零序電流保護 間隙零序電壓保護 避雷器保護 1 零序電流保護 作為變壓器高壓側(cè)和220kv線路單相接地故障時的后備保護 二次側(cè)整定值為10A CT的變比100 5 延時保護延時3 2S跳主變高壓側(cè)開關(guān) 延時3 5S跳開主變低壓側(cè)開關(guān) 2 間隙零序電流 間隙零序電壓保護 當電力網(wǎng)單相接地且失去中性點時 間隙零序電流短延時 間隙零序電壓短延時動作主變兩側(cè)斷路器跳閘 整定電流為5A 延時0 5S跳高低壓側(cè)開關(guān) 3 零序電流保護 間隙零序保護避雷器保護的關(guān)系 三者的作用都是保護變壓器中性點絕緣 防止過電壓 它們的關(guān)系是 當中性點刀閘接地時 間隙保護與避雷器均不起作用 當中性點刀閘斷開時 放電間隙與避雷器有一個互相配合的關(guān)系 也就是當中性點電壓逐漸升高到一定電壓值時放電間隙先擊穿 把電壓引向大地 間隙被擊穿時由間隙零序過電流保護動作短延時跳開主變兩側(cè)開關(guān) 間隙未被擊穿時 由間隙零序電壓保護動作切除變壓器 此處的間隙零序電壓保護未投入使用 如此時電壓降低 則避雷器就無需動作 如此時電壓升高 則避雷器就要動作 此處放電間隙的另一個作用就是防止避雷器頻繁動作 以延長避雷器使用壽命 中性點接地閘刀操作注意事項 1 在拉 合主變壓器高壓開關(guān)時 必須合上此主變壓器高壓側(cè)的中性點接地閘刀 以防操作過電壓對設(shè)備的損傷 2 因運行方式改變 需要倒換不同變壓器的中性點接地閘刀時 應先合上不接地變壓器的中性點接地閘刀 然后 再拉開接地變壓器的中性點接地閘刀 且2個接地點的并列時間越短越好 這樣 可防止在此期間電網(wǎng)發(fā)生接地故障時 因單相接地短路電流大幅度的增大 而擴大電網(wǎng)中零序保護的動作范圍 使電網(wǎng)中的保護有可能出現(xiàn)越級跳閘 同時 對并列接地的變壓器而言 在2個中性點并列接地 當變壓器某側(cè)母線發(fā)生接地故障時 由于并列接地閘刀的分流作用 使變壓器零序保護的靈敏度降低 有可能造成3 對對變壓器測絕緣時 一定要把中性點斷開 兩臺變壓器運行有一個中性點接地原因 一 變壓器中性點接地是為了降低雷電過電壓和操作過電壓對變壓器的沖擊 二 只其中一臺接地是限制單相接地短路電流 如果兩臺都接地 則變壓器零序阻抗并聯(lián) 并阻抗降低 幾臺變壓器能不能用一根中線接地 變壓器中性點接地方式的安排應盡量保持變電所的零序阻抗基本不變 遇到因變壓器檢修等原因使變電所的零序阻抗有較大變化的特殊運行方式時 應根據(jù)規(guī)程規(guī)定或?qū)嶋H情況臨時處理 1 變電所只有一臺變壓器 則中性點應直接接地 計算正常保護定值時 可只考慮變壓器中性點接地的正常運行方式 當變壓器檢修時 可作特殊運行方式處理 例如改定值或按規(guī)定停用 起用有關(guān)保護段 2 變電所有兩臺及以上變壓器時 應只將一臺變壓器中性點直接接地運行 當該變壓器停運時 將另一臺中性點不接地變壓器改為直接接地 如果由于某些原因 變電所正常必須有兩臺變壓器中性點直接接地運行 當其中一臺中性點直接接地的變壓器 幾臺變壓器能不能用一根中線接地 停運時 若有第三臺變壓器則將第三臺變壓器改為中性點直接接地運行 否則 按特殊運行方式處理 3 雙母線運行的變電所有三臺及以上變壓器時 應按兩臺變壓器中性點直接接地方式運行 并把它們分別接于不同的母線上 當其中一臺中性點直接接地變壓器停運時 將另一臺中性點不接地變壓器直接接地 若不能保持不同母線上各有一個接地點時 作為特殊運行方式處理 4 為了改善保護配合關(guān)系 當某一短線路檢修停運時 可以用增加中性點接地變壓器臺數(shù)的辦法來抵消線路停運對零序電流分配關(guān)系產(chǎn)生的影響 5 自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點必須直接接地運行 變壓器中性點直接接地時 為什么要在接地點加一組接地開關(guān) 它的作用是什么 中性點直接接地的系統(tǒng)當發(fā)生單相接地故障時 因其單相電流突然增大而跳閘 來達到保護的目的 減小單相接地電流最好的辦法就是減少接地點 因高壓系統(tǒng)一般都是多臺變壓器并列運行的系統(tǒng)中 只讓一臺變壓器的中性點直接接地 其他主變的中性點不接地 這樣 發(fā)生單相接地故障時 只有一個接地點的電流回路 接地電阻加一臺主變的阻抗 可讓故障電流減少到最小值 做到了減少故障電流 且又能配出斷路器檢測到故障而跳閘 所以 主變的中性點需要加一組接地刀閘 并接一副避雷器 當接地刀閘拉開時且系統(tǒng)發(fā)生接地故障時 主變中性點電壓升高到避雷器擊穿電壓時 中性點電壓也升不高 為什么 1主變高壓側(cè)中性點裝有接地刀閘的同時還安裝有放電間隙 1主變采用分級絕緣 中性點附近絕緣比較薄弱 所以運行中必須防止中性點過電壓 如果其中性點接地刀閘合上運行 則強制性使中性點電位為0 不會出現(xiàn)過電壓 但由于運行方式及保護裝置的要求 有時需要中性點不接地運行 所以通常在中性點裝有避雷器及與之并聯(lián)的過電壓放電保護間隙 避雷器對偶然出現(xiàn)的過電壓 能起到很好的降低電壓作用 但對于頻繁出現(xiàn)過電壓時 避雷器如果頻繁動作 有可能使避雷器爆炸 放電間隙則當頻繁出現(xiàn)高電壓時 間隙擊穿放電 然后又恢復 不會損壞 因此 必須安裝放電間隙 220KV 10KV 6KV 400V系統(tǒng)接地保護是怎么配置的 并說出各接地保護的動作結(jié)果 220KV系統(tǒng)為中性點直接接地系統(tǒng) 線路上裝有零序過流和距離 接地距離 保護 動作于跳閘 在主變處裝有間隙零序過電壓保護和間隙零序過電流保護 在變壓器中性點接地刀閘拉開后投入 合上前停用 動作于跳閘 10KV系統(tǒng)為中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng) 其各饋線上裝有零序過流保護 分有方向閉鎖和不帶方向閉鎖兩種 動作于跳閘 在發(fā)電機上裝有3U0 零序過壓 定子接地保護 分兩段時限動作于跳閘 還裝有3w 三次諧波電壓比值 定子接地保護 動作于信號 10KV母線上還裝有發(fā)信的3U0零序過電壓保護 6KV系統(tǒng)為中性點經(jīng)高電阻接地系統(tǒng) 各饋線上裝有零序過流保護 動作于發(fā)信 母線上還裝有發(fā)信的零序過電壓保護 400V系統(tǒng)為中性點直接接地系統(tǒng) 裝有零序過流保護 只發(fā)信 不跳閘 發(fā)電機中性點運行方式 發(fā)電機中性點采用不同接地方式的原因和目的 原因 由于發(fā)電機及發(fā)電機端所連設(shè)備和裝置存在大小不等的對地電容 當發(fā)電機繞組發(fā)生單相接地等不對稱故障時 接地點流過的故障電流即上述對地電容電流 該電流一般僅數(shù)安或數(shù)十安 發(fā)生故障時 故障處電弧時斷時續(xù) 產(chǎn)生間歇性弧光過電壓這將損傷發(fā)電機定子絕緣 造成匝間或相間短路 擴大事故范圍 嚴重的將燒傷定子鐵芯 當發(fā)電機端外部元件發(fā)生單相接地故障等不對稱性故障時 同發(fā)電機內(nèi)部接地故障一樣 或由于弧光過電壓 或由于電容電流超過一定數(shù)值 將對發(fā)電機和其它設(shè)備造成損害 由于上述原因 發(fā)電機中性點要采取不同的接地方式 目的 主要目地是防止發(fā)電機及其它設(shè)備遭受不對稱故障的危害 表2 1發(fā)電機允許單相故電流值 發(fā)電機中性點接地方式 由于發(fā)電廠和水電站的發(fā)電機容量 接線型式 接入系統(tǒng)的不同 以及人們對發(fā)電機和系統(tǒng)運行的要求 習慣不同 發(fā)電機中性點接地方式也不同各有其特點 一般來說 有直接接地 低電阻接地 高電阻接地 電抗器接地 消弧線圈接地和不接地 經(jīng)單相變壓器接地等方式我們主要講高電阻接地 不接地 經(jīng)單相變壓器接地 1 高電阻接地 高電阻接地電阻器電阻數(shù)值的確定 要滿足電阻器的功率損耗等于或大于發(fā)電機及其電壓回路對地電容中的零序無功損耗 低電阻接地方式 其單相接地的故障電流25A以上 由于發(fā)電機中性點低電阻接地 故障電流不僅僅是發(fā)電機及其電壓回路的電容電流 故障電流容許值可達到1500A或更大些 方式 其單相接地電流限制在25A以下 中電阻接地方式 單相接地電流可能大于25A 但限制其數(shù)值不會像低電阻接地那樣高 高電阻接地這種接地方式可以分兩種類型 一種是數(shù)值為幾百歐至幾千歐確定值的高電阻器接地 同時為配備接地保護在電阻器串聯(lián)的中性點回路并聯(lián)一臺單相電壓互感器 電壓互感器和電阻器額定電壓按等于或高于發(fā)電機相電壓選擇 為絕緣留有一定裕度 另一種是采用配電變壓器接地 在變壓器二次線圈串接電阻器 由于變壓器的作用 實際選用二次側(cè)電阻值可以很小 轉(zhuǎn)換到一次側(cè)相當于高電阻接地 當配電變接在發(fā)電機主引出回路 需三臺單相變壓器 一次繞組接成星形與發(fā)電機相聯(lián) 二次側(cè)和電阻接成串聯(lián)回路 當配電變接在發(fā)電機中性點回路 僅需一臺單相配電變壓器 這種形式接地即通常所稱的配電變壓器高阻接地方式 應用較多 高阻接地的第一種類型 存在一定的問題 在電壓互感器上可能反映整個回路任何部位的接地故障 包括互感器的低壓繞組 連接線 發(fā)電機繞組 作用跳閘或報警 可能因此失去應有的選擇性 另一方面 高壓系統(tǒng)的過電壓也可能作用于電壓互感器 有引起接地故障指示的危險 高壓側(cè)接地故障引起的部分零序電壓 經(jīng)升壓變壓器的電容效應 分壓傳遞到低壓側(cè) 其數(shù)值的大小取決于變壓器變比 高壓側(cè)接地方式 故障點位置 變壓器中性點接地與否 發(fā)電機及變壓器的電容量等因素 第二種高阻接地類型 發(fā)電機中性點經(jīng)高阻接地柜 發(fā)電機中性點不接地和直接接地 最簡便的方法是發(fā)電機中性點不接地 可減少發(fā)電機中性點設(shè)備 當發(fā)生一點接地時 定子接地電流小 可以帶故障運行一段時間 規(guī)定為2小時 但不能限制定子接地弧光過電壓 一般10MW以下機組 可以滿足發(fā)電機電壓回路對地電容電流的要求 采用不接地方式 在這種情況下 接地故障的指示信號可以由三相五柱式電壓互感器的開口三角線圈零序電壓給出