基礎知識中性點接地方式發(fā)熱與電動力PPT課件

1、11、電力系統(tǒng)的中性點：發(fā)電機、變壓器的中性點且指變壓器Y形接線2、運行方式共三種： 中性點不接地運行方式 中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式 中性點直接接地運行方式 前兩種接地系統(tǒng)統(tǒng)稱為：小接地電流系統(tǒng)， 后一種接地系統(tǒng)又稱為：大接地電流系統(tǒng)。3、分析中性點運行方式的目的：運行方式的不同會影響運行的可靠性、設備的絕緣、通信的干擾、繼電保護等第1頁/共48頁2目錄目錄2-1 2-1 中性點不接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)2-2 2-2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)2-3 2-3 中性點直接接地系統(tǒng)中性點直接接地系統(tǒng)2-4 2-4 中性點不同接地方式的比較和應用范圍中性點不同接地方式的比

2、較和應用范圍第2頁/共48頁32-1 2-1 中性點不接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)第3頁/共48頁42-1 2-1 中性點不接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)正常運行情況正常運行情況 簡化等值電路圖2-1 正常運行時的中性點不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖 （b）相量圖C各相對比地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容第4頁/共48頁5假假 設設 條條 件件為了方便討論，認為：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、當導線經(jīng)過完全換位后，Cu=Cv=Cw=C第5頁/共48頁62 2、分析：、分析：圖2-11、三相系統(tǒng)對稱時，三相電壓 對稱,即 2、由于Cu=Cv=Cw=C，則Ic

3、o.A=Ico.B=Ico.c=Uxg/Xc也對稱，即CBAUUU、0CBANUUUU0.CcoBcoAcocoIIII第6頁/共48頁73 3、結(jié)論、結(jié)論正常運行時：地中沒有零序電容電流流過。中性點對地電位為零。第7頁/共48頁8單相接地故障單相接地故障 簡化等值電路 假定C相完全接地，如下圖。圖2-2 單相接地故障時的中性點不接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖 （b）相量圖第8頁/共48頁92 2、分析：、分析：圖圖2-22-2ACCAAUUUU)(BCCBBUUUU)(0)(CCCUUU)(.BCACCIII00.3333CCACCIIII電流情況：0.CCI0.3CBCACIII電壓情況：第9

4、頁/共48頁103 3、結(jié)論、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計（35KV及以下 ）中性點對地電壓升為相值（方向與故障相電壓相反，即-c） 相對中性點電壓和線電壓仍不變?nèi)嘞到y(tǒng)仍然對稱，可以繼續(xù)運行2h接地點流過的電容電流是正常每相對地電容電流的倍，即cco 故在接地點有電弧3發(fā)電機：Ic5A 610kV網(wǎng)絡：Ic30A35kV及以上網(wǎng)絡：Ic第10頁/共48頁11接地電容電流的經(jīng)驗算法：接地電容電流的經(jīng)驗算法：Ic中性點不接地系統(tǒng)地單相接地電容電流（A）Ue電網(wǎng)額定線電壓（kV）l同一電壓Ue具有電氣聯(lián)系的架空線路總長度（km）

5、L同一電壓Ue具有電氣聯(lián)系的電纜線路總長度（km）350)35(LlUIec第11頁/共48頁122-2 2-2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)第12頁/共48頁13問題的提出為什么要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)？中性點不接地電力網(wǎng)發(fā)生 d(1) 時，仍可繼續(xù)運行2h，但若接地電流值過大，會產(chǎn)生持續(xù)性電弧，危脅設備，甚至產(chǎn)生三相或二相短路。第13頁/共48頁142-2 2-2 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)消弧線圈的工作原理圖2-3 中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)（a）電路圖 （b）相量圖第14頁/共48頁15消弧線圈的工作原理1、正常運行時： 中性點對地電

6、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： 中性點電位升高為相電壓： 消弧線圈中出現(xiàn)感性電流 ：與 相差1800 流過接地點電流： + （相互抵消）CNUULIcILIcI消弧線圈不起作用實現(xiàn)補償?shù)?5頁/共48頁16補償方式及選用1、全補償:LC 即 接地點電流為零 缺點：XL=Xc，網(wǎng)絡容易因不對稱形成串聯(lián)諧振過電壓危及絕緣2、欠補償:LC 即 接地點為容性電流 缺點：易發(fā)展成為全補償方式,切除線路或頻率下降可能諧振。3、過補償:LC 即 接地點為為感性電流 注意：電感電流數(shù)值不能過大10A不采用少采用采用第16頁/共48頁17消弧線圈1

7、、消弧線圈結(jié)構(gòu)特點： 為了保持補償電流與電壓之間的線性關系，采用滯氣隙鐵芯 氣隙沿整個鐵芯均勻設置，以減少漏磁 為了絕緣及散熱，鐵芯和線圈都浸在油中 為適應系統(tǒng)中電容電流變化特點，消弧線圈中設有分接頭（59個）2、補償容量的選擇：h.e1.35cx3、消弧線圈的安裝地點 發(fā)電廠的發(fā)電機或廠變的中性點；變電所主變的中性點。4、適用范圍：35kV及以下接地電流不滿足中性點絕緣系統(tǒng)規(guī)定值時采用；個別雷害嚴重的地區(qū)110kV系統(tǒng)不得已采用。 第17頁/共48頁182-3 2-3 中性點直接接地系統(tǒng)中性點直接接地系統(tǒng)第18頁/共48頁19簡化等值電路 假定C相完全接地，如下圖。圖2-4 單相接地故障時的

8、中性點直接接地的電力系統(tǒng)第19頁/共48頁20單相接地時單相接地時 1、電壓情況（C相）接地相電壓降低為0非接地相電壓不變?yōu)橄嚯妷褐行渣c對地電壓不變?yōu)? 2、電流情況形成短路危害大裝設繼電保護跳閘切除故障（供電可靠性降低），避免接地點的電弧持續(xù)。 分分 析析第20頁/共48頁21優(yōu)點： 降低電網(wǎng)對地絕緣，節(jié)省造價缺點： 1、供電可靠性降低 改進：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： 中性點經(jīng)電抗器接地 、僅部分中性點接地 3、不產(chǎn)生過電壓，設備絕緣水平低20，造價低。結(jié)結(jié) 論論第21頁/共48頁222-4 2-4 中性點不同接地方式的比較和應用范圍中性點不同

9、接地方式的比較和應用范圍第22頁/共48頁231、供電可靠性 經(jīng)消弧線圈接地不接地直接接地2、過電壓與絕緣水平 大接地相電壓 小接地線電壓3、繼電保護 大接地靈敏、可靠 小接地不靈敏4、對通信的干擾 大接地電流大、干擾大 小接地電流小，干擾小5、系統(tǒng)穩(wěn)定性 中性點不同接地方式的比較 小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先小接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先大接地系統(tǒng)優(yōu)先第23頁/共48頁241直接接地系統(tǒng)： 380220V三相四線制系統(tǒng)； 110kV及以上的系統(tǒng)。2不接地系統(tǒng)： 380V三相三線制系統(tǒng)； 接地電流不超過規(guī)定值的60kV及以下高壓系統(tǒng)： kV系統(tǒng)，c30A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； 10kV系統(tǒng)，

10、c20A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； 2060kV系統(tǒng)，c10A，否則采用經(jīng)消弧線圈接地； 發(fā)電機電壓側(cè)系統(tǒng)cA，否則采用經(jīng)消弧線圈接地。中性點運行方式的應用范圍中性點運行方式的應用范圍第24頁/共48頁25110kv及以上直接接地2060kv I10A中性點經(jīng)消弧線圈接地10kv I20A中性點經(jīng)消弧線圈接地36kv I30A中性點經(jīng)消弧線圈接地1kv及以下直接接地中性點運行方式的應用范圍中性點運行方式的應用范圍第25頁/共48頁26發(fā)熱和電動力理論知識發(fā)熱和電動力理論知識第26頁/共48頁27電器和載流導體的發(fā)熱電器和載流導體的發(fā)熱電氣設備在工作過程中的損耗1、銅損：電流在導體電阻中的損耗2

11、、鐵損：電流的交變磁場在鐵磁物質(zhì)中引起的渦流和磁滯損耗3、介損：絕緣材料在電場作用下產(chǎn)生的損耗 所有這些損耗轉(zhuǎn)化為熱能，使電器和載流導體的溫度升高，這就是電流的熱效應。第27頁/共48頁28發(fā)熱對電氣設備的影響發(fā)熱對電氣設備的影響1、機械強度下降： 金屬材料溫度升高時，會使材料退火軟化，機械強度下降。2、接觸電阻增加： 溫度過高，接觸連接表面會強烈氧化，使得接觸電阻增加，溫度便隨著增加，因而可能導致接觸處松動或燒熔。3、絕緣性能降低： 有機絕緣材料長期受到高溫作用，將逐漸變脆和老化，以致絕緣材料失去彈性和絕緣性能下降，使用壽命大為縮短。第28頁/共48頁29 絕緣等級 在發(fā)電機等電氣設備中，絕

12、緣材料是最為薄弱的環(huán)節(jié)。絕緣材料尤其容易受到高溫的影響而加速老化并損壞。不同的絕緣材料耐熱性能有區(qū)別，采用不同絕緣材料的電氣設備其耐受高溫的能力就有不同。因此一般的電氣設備都規(guī)定其工作的最高溫度。電器和載流導體的發(fā)熱電器和載流導體的發(fā)熱第29頁/共48頁30 人們根據(jù)不同絕緣材料耐受高溫的能力對其規(guī)定了7個允許的最高溫度，按照溫度大小排列分別為：Y、A、E、B、F、H和C。 它們的允許工作溫度分別為：90、105、120、130、155、180和180以上。比如，B級絕緣說明的是該發(fā)電機采用的絕緣耐熱溫度為130。使用者在發(fā)電機工作時應該保證不使發(fā)電機絕緣材料超過該溫度才能保證發(fā)電機正常工作。

13、電器和載流導體的發(fā)熱電器和載流導體的發(fā)熱第30頁/共48頁31發(fā)熱的分類1、正常工作電流引起的長期發(fā)熱： =702、短路電流引起的短時發(fā)熱： 銅 =300 鉛 =200edd第31頁/共48頁32正常工作情況下正常工作情況下長期發(fā)熱長期發(fā)熱的計算的計算 1、已知工作電流Ig求導體工作溫度ceg070dtKAmcdRdtIgg)(02式中: 通過導體的電流(A)； R 已考慮了集膚系數(shù)的導體交流電阻； K 散熱系數(shù)； A 導體散熱表面積 m2 ； 導體溫度； 周圍介質(zhì)溫度； m 導體質(zhì)量(kg)； c 導體比熱容；g0gI第32頁/共48頁33正常工作情況下正常工作情況下長期發(fā)熱長期發(fā)熱的計算的

14、計算 2、求正常運行情況下長期發(fā)熱允許最大工作電流（載流量）eeeeexuIKII00式中： 長期發(fā)熱允許最大工作電流（載流量） 導體額定電流 導體額定溫度 周圍介質(zhì)溫度（屋外取年最高平均溫度；屋內(nèi)取最熱月平均溫度+5度） 額定介質(zhì)溫度 溫度修正系數(shù) xuIeIe0e0KxugIIceg070第33頁/共48頁34故障情況下短時發(fā)熱的計算1、根據(jù)短路電流 求短時發(fā)熱溫度 銅: 300 鉛: 200dIddd2、計算短路電流熱效應：fztztzfittztdtQQITdIQ2 02)(式中： 周期分量熱效應值：用1-10-1法計算 t故障切除時間=繼電保護動作時間+QF分閘時間 對無限大容量電力

15、系統(tǒng)： 非周期分量熱效應值: 當t1s時， 忽略不計)10(1222)2/(2ZttZZztIIItQztQtIQdzzt2fztQfztQ2zfifztITQ 第34頁/共48頁35故障情況下短時發(fā)熱的計算短 路 點 (s)汽 輪 發(fā) 電 機 端0.25水 輪 發(fā) 電 機 端0.19高壓側(cè)母線主變?nèi)萘?00MVA0.13主變?nèi)萘?40100MVA0.11遠 離 發(fā) 電 廠 處0.05表 不同短路點等效時間常數(shù)Tfi 的推薦值第35頁/共48頁36電器和載流導體的電動力效應電器和載流導體的電動力效應電動力對電氣設備的影響 1、電器和載流部分可能因為電動力而振動或變形，甚至使絕緣部件或載流部件損

16、壞； 2、電氣設備的電磁繞組可能變形或損壞。第36頁/共48頁37兩根平行導體之間的電動力兩根平行導體之間的電動力 單根導體：多根導體：)(102721Nali iF)(102721NaliKiF式中： 、 通過兩平行導體的電流（A） 該段導體的長度（m） a 兩根導體軸線間的距離(m) K 截面形狀系數(shù)1i2il第37頁/共48頁38三相系統(tǒng)中導體間的電動力（三相短路時）三相系統(tǒng)中導體間的電動力（三相短路時） 1、中間相：式中： 沖擊短路電流（A） 母線系統(tǒng)的振蕩系數(shù))(176. 02maxNaliFchchi2、母線上的最大彎距： 式中： 相鄰兩個支柱絕緣子間的跨距（m） 10maxmax

17、julFMjul3、最大彎曲應力計算：式中：W母線截面系數(shù)（ ）查手冊母線最大計算應力不大于母線材料的允許應力，即 ，動穩(wěn)定滿足)(1076. 1222maxmaxPaiaWlWMchju3mxumax第38頁/共48頁39表表 各種材料最大允許應力各種材料最大允許應力xu5106865101568硬母線材料最大允許應力PaKgf/cm3銅1400鋁700鋼16005101327第39頁/共48頁40后果 鋼構(gòu)件溫度升高，可使材料產(chǎn)生應力而引起形變或使接觸連環(huán)損壞。當混凝土中的鋼筋受熱膨脹，可使混凝土產(chǎn)生裂縫。原因 對象：位于其中的鋼鐵構(gòu)件（絕緣子金具、支持構(gòu)件中的鋼梁、防護遮攔的鐵桿或混凝土

18、中的鋼筋等） 原因：大電流導體，尤其是母線附近存在強大的交變磁場，上述鋼構(gòu)件將由于渦流（主要原因）和磁滯損耗而發(fā)熱。若鋼構(gòu)件形成較大尺寸的閉合回路，則將會感應產(chǎn)生環(huán)流，引起很大的功率損耗的發(fā)熱。大電流導體附件鋼構(gòu)件發(fā)熱第40頁/共48頁41 根據(jù)規(guī)定鋼構(gòu)發(fā)熱的最高允許溫度：1. 認可觸及的鋼構(gòu)為70攝氏度；2 . 人不可觸及的鋼構(gòu)為100攝氏度；3 . 混凝土中的鋼筋為80攝氏度。 現(xiàn)代發(fā)電廠，為了減少鋼構(gòu)損耗的發(fā)熱，長采用下面一些措施： 加大鋼構(gòu)和導體之間的距離，使磁場強度減弱，因而可降低渦流和磁滯損耗。 斷開鋼構(gòu)回路，并加上絕緣墊，消除環(huán)流。 采用電磁屏蔽 采用分相封閉母線導體中電流大于40005000A大電流導體附件鋼構(gòu)件發(fā)熱第41頁/共48頁42敞露式母線缺點 1. 受環(huán)境影響嚴重：積灰相間短路人