發(fā)電廠電氣部分 第8章 電力系統(tǒng)中性點接地方式課件

1、發(fā)電廠電氣部分 第八章第八章 電力系統(tǒng)中性點接地方式 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng) 第三節(jié) 中性點有效接地系統(tǒng) 第四節(jié) 各種接地系統(tǒng)的比較與適用范圍 第五節(jié) 發(fā)電機中性點接地方式 第六節(jié) 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式發(fā)電廠電氣部分 第八章第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 電力系統(tǒng)中性點是三相繞組作星形連接的變壓器和發(fā)電機的中性點。 電力系統(tǒng)中性點與大地間的電氣連接方式，稱為電力系統(tǒng)中性點接地方式（即中性點運行方式）。 電力系統(tǒng)中性點的運行方式，可分為中性點非有效接地和中性點有效接地兩大類。發(fā)電廠電氣部分 第八章第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 中性點非有效接地包括中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性

2、點經(jīng)高電阻接地的系統(tǒng)，當發(fā)生單相接地時，接地電流被限制到較小數(shù)值，故又稱為小接地電流系統(tǒng)； 中性點有效接地包括中性點直接接地和中性點經(jīng)小阻抗接地的系統(tǒng)，因發(fā)生單相接地時接地電流很大，故又稱為大接地電流系統(tǒng)。 我國電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點接地方式主要有不接地，經(jīng)消弧線圈接地及直接接地三種。發(fā)電廠電氣部分 第八章第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)uuudUnUUUvvvdUnUUUwwwdUnUUU 各相導線對地的電容相等并等于C，正常時各相對地電容電流的有效值也相等，且有 ICUICVICWCUph 電力系統(tǒng)正常運行時，一般認為三相系統(tǒng)是對稱的，若三相導線經(jīng)過完全換位，則各相的對地電容相等，相對地電壓

3、分別為： 對稱電壓的作用下，各相的對地電容電流大小相等，相位相差120。各相對地電容電流的相量和為零，所以大地中沒有電容電流過。 發(fā)電廠電氣部分 第八章單相接地故障時： 當U相完全接地時，故障相的對地電壓為零。 非故障相的對地電壓升高到線電壓，即升高為相電壓的 倍。 系統(tǒng)三相的線電壓仍保持對稱且大小不變。因此，對接于線電壓的用電設備的工作并無影響，無須立即中斷對用戶供電。 接地電流的大小與系統(tǒng)的電壓、頻率和對地電容值有關(guān)，而對地電容值又與線路的結(jié)構(gòu)（電纜或架空線、有無避雷線）、布置方式、相間距離、導線對地高度、桿塔型式和導線長度有關(guān)。 3第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)

4、電廠電氣部分 第八章 單相接地故障時，流過大地的電容電流，等于正常運行時一相對地電容電流的3倍。 此時三相對地電容電流之和不再等于零，大地中有容性電流流過，并通過接地點形成回路。 當發(fā)生不完全接地時，即通過一定的電阻接地時，接地相的相對地電壓大于零而小于相電壓，未接地相的對地電壓大于相電壓而小于線電壓，中性點電壓大于零而小于相電壓，線電壓仍保持不變，此時的接地電流要比完全接地時小一些。第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的影響： 單相接地時，在接地處有接地電流流過，會引起電弧，此電弧的強弱與接地電流的大小成正比。 當接地電流不大時，交流電流

5、過零時電弧將自行熄滅，接地故障隨之消失，電網(wǎng)即可恢復正常運行； 當接地電流超過一定值時，將會產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧，形成持續(xù)的電弧接地，高溫的電弧可能損壞設備，甚至可能導致相間短路，尤其在電機或電器內(nèi)部發(fā)生單相接地出現(xiàn)電弧時最危險； 接地電流小于30A而大于510A時，有可能產(chǎn)生一種周期性熄滅與復燃的間歇性電弧，將引起過電壓，其幅值可達2.53倍的相電壓，這個過電壓對于正常電氣絕緣來說應能承受，但當絕緣存在薄弱點時，可能發(fā)生擊穿而造成短路，危及整個電網(wǎng)的安全。第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 單相接地故障時，由于線電壓保持不變，對電力用戶沒有影響，用戶可繼續(xù)

6、運行，提高了供電可靠性。 為防止由于接地點的電弧及伴隨產(chǎn)生的過電壓，引起故障范圍擴大，在這種系統(tǒng)中必須裝設交流絕緣監(jiān)察裝置，當發(fā)生單相接地故障時，立即發(fā)出絕緣下降的信號，通知運行值班人員及時處理。 電力系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)程規(guī)定：在中性點不接地的三相系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，允許繼續(xù)運行的時間不得超過2，并要加強監(jiān)視。 系統(tǒng)中電氣設備和線路的對地絕緣必須按能承受線電壓考慮設計，從而相應地增加了投資。 第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 適用范圍 （）310kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，不直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)；當接地電流I

7、C10A時； （）310kV非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)，電壓為3kV時，接地電流 IC 30A；電壓為6kV時，接地電流IC 20A； （）310kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，接地電流IC 30A； （）與發(fā)電機有直接電氣聯(lián)系的320kV系統(tǒng)，如果要求發(fā)電機帶內(nèi)部單相接地故障運行，當接地電流不超過允許值時。第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 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。 離線分級調(diào)匝式消弧線圈：其外形和小容量單相變壓器相似，

8、有油箱、油枕、玻璃管油表及信號溫度計。第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 內(nèi)部實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)。 這種消弧線圈不允許帶負荷調(diào)整補償電流，切換分接頭時需先將消弧線圈斷開，所以稱為“離線分級調(diào)匝式”。 氣隙作用：避免磁飽和，使補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，帶氣隙可減小電感、增大消弧線圈的容量。第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 消弧線圈的工作原理 消弧線圈裝在系統(tǒng)中發(fā)電機或變壓器的中性點與大地之間，

9、正常運行時，中性點的對地電壓為零，消弧線圈中沒有電流通過。 當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的對地電壓等于接 地相電壓，消弧線圈 在中性點電壓即作用 下，有一個電感電流 通過，此電感電流必 定通過接地點形成回 路，接地點的電流為 接地電流與電感電流 的相量和。 第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章 接地電容電流Ic超前電壓90，電感電流Il 滯后電壓90，在接地處接地電流和電感電流互相抵消，稱為電感電流對接地電容電流的補償。 適當選擇消弧線圈的匝數(shù)，可使接地點的電流變得很小或等于零，從而消除了接地處的電弧以及由電弧所產(chǎn)生的危害，消弧線圈也正是由此得名。

10、中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)，中性點位移電中性點經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)，中性點位移電壓不應超過壓不應超過1515； 中性點經(jīng)消弧線圈接地的發(fā)電機，中性點位移中性點經(jīng)消弧線圈接地的發(fā)電機，中性點位移電壓不應超過電壓不應超過1010。 第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng)發(fā)電廠電氣部分 第八章第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng) 1.完全補償 2.欠補償 3.過補償 完全補償是使電感電流等于接地電容電流，接地處電流為零。在正常運行時的某些條件下，可能形成串聯(lián)諧振，產(chǎn)生諧振過電壓，危及系統(tǒng)的絕緣。 欠補償是使電感電流小于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時接地點還有容性的未被補償?shù)碾娏?。在?/p>

11、補償方式下運行時，若部分線路停電檢修或系統(tǒng)頻率降低等原因都會使接地電流減少，又可能變?yōu)橥耆a償。故裝在變壓器中性點的消弧線圈，以及有直配線的發(fā)電機中性點的消弧線圈，一般不采用欠補償方式。 過補償是使電感電流大于接地的電容電流，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時接地點有剩余的感性電流。消弧線圈選擇時留有一定的裕度，即使電網(wǎng)發(fā)展使電容電流增加，仍可以繼續(xù)使用。故過補償方式在電力系統(tǒng)中得到廣泛應用。發(fā)電廠電氣部分 第八章第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng) 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，允許運行不超過兩小時，如在這段時間內(nèi)無法消除接地點，應將接地的部分線路停電，停電范圍越小越好。

12、 在正常運行時，如果中性點的位移電壓過高，既使采用了消弧線圈，在發(fā)生單相接地時，接地電弧也難以熄滅。 中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，在正常運行時，其中性點的位移電壓不應超過額定相電壓的15%，接地后的殘余電流值不能超過510A，否則接地處的電弧不能自行熄滅。發(fā)電廠電氣部分 第八章第二節(jié)第二節(jié) 中性點非有效接地系統(tǒng)中性點非有效接地系統(tǒng) 特點： 供電可靠性高，絕緣投資較大；中性點經(jīng)消弧線圈接地后，能有效地減少單相接地故障時接地處的電流，使接地處的電弧迅速熄滅，防止了經(jīng)間歇性電弧接地時所產(chǎn)生的過電壓。 適用范圍： 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)多用于以架空線路為主體的360kV系統(tǒng)中，還可用在雷害事故嚴重的

13、地區(qū)和某些大城市電網(wǎng)的110kV系統(tǒng)。 發(fā)電廠電氣部分 第八章第三節(jié) 中性點有效接地系統(tǒng)正常運行時： 中性點的電壓為零，中性點沒有電流流過。 發(fā)生單相接地時： 由于接地相直接通過大地與電源構(gòu)成單相回路，形成單相短路故障，則短路電流很大，繼電保護裝置立即動作，斷路器斷開，迅速切除故障部分。 當中性點直接接地時，接地電阻近似為0，所以中性點與地之間的電位相同，即 。 單相短路時，故障相的對地電壓為零，非故障相的對地電壓基本保持不變，仍接近于相電壓。0nU發(fā)電廠電氣部分 第八章第三節(jié) 中性點有效接地系統(tǒng) 1.中性點直接接地系統(tǒng)的主要優(yōu)點 單相接地短路時，非故障相的對地電壓基本保持不變，仍接近于相電壓

14、。設備和線路對地絕緣按相電壓設計，降低了造價。電壓等級愈高，節(jié)約投資的經(jīng)濟效益愈顯著。 2.中性點直接接地系統(tǒng)的缺點 （1）中性點直接接地系統(tǒng)供電可靠性較低。中性點直接接地系統(tǒng)的線路上，通常都裝設有自動重合閘裝置。 （2）單相接地時的短路電流很大，必須選用較大容量的開關(guān)設備。 （3）單相接地時，對附近通信線路將產(chǎn)生電磁干擾。以減少電磁干擾，電力線路應盡量避免和通信線路平行架設。 3.適用范圍 110kV及以上的系統(tǒng)廣泛采用。 發(fā)電廠電氣部分 第八章中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng) 中性點經(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存在。

15、 （2）電網(wǎng)的參數(shù)隨時變化，調(diào)整消弧線圈的補償容量響應速度教慢，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，中性點安裝消弧線圈已失去意義。 當接地電容電流小于規(guī)定值時，采用高阻接地方式，當接地電流大于規(guī)定值時，采用低電阻接地方式。發(fā)電廠電氣部分 第八章中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng) 一、中性點經(jīng)低電阻接地的三相系統(tǒng) 中性點經(jīng)低電阻接地運行時，所接的接地電阻的大小以限制接地相電流在6001000A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

16、35kV、10kV城市電網(wǎng),可采用經(jīng)低值電阻接地方式， 發(fā)電廠電氣部分 第八章中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng) 二、中性點經(jīng)高電阻接地的三相系統(tǒng) 發(fā)電機變壓器組單元接線的200MW及以上發(fā)電機，當接地電流超過允許值時，常采用中性點經(jīng)高電阻接地的方式。 發(fā)電機中性點經(jīng)高電阻接地后，可達到： （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1015A； （3）為定子接地保護提供電源，便于檢測。 發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障要求瞬時切機時，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，以降低設備投資

17、、簡化運行工作并維持適當?shù)墓╇娍煽啃浴?發(fā)電廠電氣部分 第八章中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng) 三、中性點經(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，可在中性點與地之間接一個電抗值較小電抗器，保證正常運行時中性點的位移電壓在允許范圍內(nèi)。 該接地方式的運行特點與中性點直接接地相同，發(fā)生單相接地時須立即跳開斷路器。中性點采用小阻抗接地要求該系統(tǒng)中所有變壓器的中性點都經(jīng)一個小電抗器接地，既使系統(tǒng)被分裂成幾個部分，也不會出現(xiàn)中性點不接地的變壓器，對主變中性點絕緣水平要求大大降低。發(fā)電廠電氣部分 第八章第四節(jié) 各種接地系統(tǒng)的比較與適用范圍 電力系統(tǒng)中性點接地

18、方式與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、繼電保護和自動裝置的配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信系統(tǒng)的干擾等。發(fā)電廠電氣部分 第八章第四節(jié) 各種接地系統(tǒng)的比較與適用范圍 1 1、電氣設備和線路的絕緣水平、電氣設備和線路的絕緣水平 電氣設備和線路的絕緣水平實際上取決于下述三種電壓要求最大值，一般由后兩者決定： (1)系統(tǒng)的最大長期工作電壓的不同； (2)作用在絕緣上的各種內(nèi)部過電壓（電弧接地、開斷空載變壓器、諧振等造成的過電壓）不同； (3)作用在絕緣上的各種大氣過電壓不同； 中性點有效接地系統(tǒng)和非有效接地系統(tǒng)其過電壓要低20%

19、左右，絕緣水平也可比后者降低20%。 所以在110kV及以上的高壓系統(tǒng)中采用中性點有效接地時，設備造價可降低20%左右。而對應配網(wǎng)3-35kV系統(tǒng)中其意義不大。 從過電壓和絕緣水平角度，接地程度越高的中性點接地方式越有利。 2 2、繼電保護工作的可靠性、繼電保護工作的可靠性 和中性點接地方式關(guān)系最密切的繼電保護是接地保護，很顯然采用大接地電流的中性點接地方式較為有利。發(fā)電廠電氣部分 第八章第四節(jié) 各種接地系統(tǒng)的比較與適用范圍 3 3、供電的可靠性與故障范圍、供電的可靠性與故障范圍 單相接地是電力系統(tǒng)中最常見的故障，大接地電流系統(tǒng)的單相接地電流很大，個別情況下甚至比三相短路電流還大，因此其供電的

20、可靠性與故障范圍存在如下缺點： (1)任何部分發(fā)生單相接地時都必須將其切除； (2)巨大的短路接地電流將產(chǎn)生很大的電動力和熱效應，可能導致設備損壞和故障范圍擴大； (3)由于斷路器分合閘次數(shù)增多，增加維修工作量； (4)巨大的短路電流將引起電壓急劇降低，可能導致系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的破壞； 所以小電流系統(tǒng)特別是經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)更優(yōu)。 4 4、通信和信號系統(tǒng)的干擾、通信和信號系統(tǒng)的干擾 當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，將會出現(xiàn)三相零序電壓、電流，從而在臨近通信線路或信號系統(tǒng)中感應出電壓，電流越大干擾越嚴重。很顯然中性點直接接地方式最為不利。 部分地區(qū)或國家甚至成為中性點接地方式的決定因素。發(fā)電廠電氣部分 第

21、八章 發(fā)電機中性點的運行方式 （1）125MW及以下的發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單相接地故障不要求瞬時切機時，當單相接地故障電流小于允許值時，中性點采用不接地方式。 （2）接地故障電流大于允許值的125MW及以下的發(fā)電機，或者200MW及以上的大機組要求能帶單相接地故障運行時，中性點采用經(jīng)消弧線圈接地方式。 （3）200MW及以上發(fā)電機中性點宜采用經(jīng)高電阻接地方式。第五節(jié) 發(fā)電機中性點接地方式發(fā)電廠電氣部分 第八章第五節(jié) 發(fā)電機中性點接地方式 主變壓器中性點接地方式 1.主變壓器110500kV側(cè)中性點的接地方式 主變壓器的110500kV側(cè)采用中性點直接接地或經(jīng)小阻抗接地方式，以降低設備絕緣水平。 2.主變壓器663kV側(cè)中性點的接地方式 主變壓器663kV側(cè)采用中性點不接地方式，以提高供電連續(xù)性，但當單相接地電流大于允許值時，中性點經(jīng)消弧線圈接地，中性點經(jīng)消弧線圈時宜采用過補償方式。發(fā)電廠電氣部分 第八章第六