接地電流的危害及治理方法

接地電流的危害及治理方法第1頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一電力電纜第2頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一架空線第3頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一一為什么要安裝消弧線圈1.中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)圖接地電流計(jì)算公式：第4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一2.接地電流對(duì)供電系統(tǒng)的危害①由于接地電流大，將使接地點(diǎn)附近的電纜溫度劇增，使電纜的絕緣大大降低，由此將使絕緣擊穿而造成兩相或三相短路故障。②由于接地電流大，接地點(diǎn)的電弧不易自滅，電弧將可能斷斷續(xù)續(xù)地燃燒，很易引起間歇電弧過電壓。理論和實(shí)踐都證明，這種間歇電弧過電壓一般在2.1～3.2倍的額定相電壓。③接地點(diǎn)電流大，將使接地線，尤其接地點(diǎn)處的接地線電位升高（接地點(diǎn)處接地線電位等于接地點(diǎn)處的接地電阻值乘以接地電流）。第5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一二消弧線圈的作用1.中性點(diǎn)接地方式第6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一2.補(bǔ)償電網(wǎng)的對(duì)地電容電流，使接地電流大大減少①中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地圖第7頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一②接地電流波形接地電流測(cè)量原理圖第8頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一中性點(diǎn)不接地情況第9頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一消弧線圈接地情況第10頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一二消弧線圈的作用（續(xù)）③有利于絕緣介質(zhì)的恢復(fù)；有利于減小間歇電弧過電壓（概率）；有利于降低接地點(diǎn)處的地線電位，減小對(duì)人身安全威脅及引爆瓦斯的可能性。第11頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一3.故障相對(duì)地電壓恢復(fù)速度下降①消弧線圈的三種運(yùn)行方式的故障錄波。②有利于絕緣介質(zhì)的恢復(fù)，電弧更易熄滅；大大減少了PT及PT保險(xiǎn)燒毀的可能性。第12頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一電阻接地第13頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一欠補(bǔ)償?shù)?4頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一過補(bǔ)償?shù)?5頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一全補(bǔ)償?shù)?6頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一三人為接地分流消弧裝置由于故障點(diǎn)殘流小，全補(bǔ)償時(shí)故障點(diǎn)滅弧后恢復(fù)電壓上升速度較不接地電網(wǎng)慢，不易重燃，因此間隙電弧過電壓的機(jī)率大大降低。但消弧線圈1.不能消除間隙電弧過電壓，并且電網(wǎng)電容電流很大時(shí)一方面補(bǔ)償容量大，成本高；2.補(bǔ)償調(diào)節(jié)范圍要求大，使自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償速度降低。3.有功電流、諧波電流不能補(bǔ)償，仍影響著故障點(diǎn)電弧的熄滅；4.接地保護(hù)將較不接地電網(wǎng)更難。第17頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一人為接地分流消弧裝置第18頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一四各種消弧線圈簡介1.對(duì)消弧線圈的基本要求（評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）①補(bǔ)償效果好:

線性度高;

補(bǔ)償調(diào)節(jié)（連續(xù)、斷續(xù)）；補(bǔ)償波形（諧波盡量低）。②調(diào)感（即調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流）的速度要快

③運(yùn)行維護(hù)簡單:

高壓調(diào)節(jié)、低壓調(diào)節(jié)④環(huán)境兼容性好，便于安裝，噪聲低.第19頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)感補(bǔ)償線性度要好，補(bǔ)償效果好，補(bǔ)償殘流要小補(bǔ)償效果好，補(bǔ)償后殘流小，這是安裝消弧線圈的目的。影響補(bǔ)償后殘流大小的因素有三個(gè)：調(diào)節(jié)精度，顯然，無級(jí)平滑調(diào)節(jié)精度優(yōu)于有級(jí)分檔調(diào)節(jié)精度；補(bǔ)償電感伏安特性的線性度；消弧線圈補(bǔ)償電流的諧波含量。第20頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)感（即調(diào)節(jié)補(bǔ)償電流）的速度要快調(diào)感的快速性包含兩個(gè)方面：快速輸出補(bǔ)償目標(biāo)電流，使接地故障點(diǎn)的接地故障電流以最快的速度降至最低，使接地故障電弧盡快熄滅，提高消弧線圈的動(dòng)作成功率；接地故障消除后，消弧線圈盡快恢復(fù)原態(tài)，以避免引起諧振，威脅配電網(wǎng)的絕緣安全。第21頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一2.消弧線圈的控制方式

（屬于中性點(diǎn)接地方式）隨調(diào)式（消弧線圈接地）預(yù)調(diào)式（消弧線圈并電阻接地）第22頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一隨調(diào)式第23頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)調(diào)式（1）第24頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)調(diào)式（2）第25頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)調(diào)式（3）第26頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一3.消弧線圈的種類調(diào)匝式固定補(bǔ)償消弧線圈柱塞式（調(diào)氣隙）自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈有載開關(guān)調(diào)匝式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈磁飽和式（偏磁式）自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈調(diào)容式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈三相五柱式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈高短路阻抗式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第27頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一4調(diào)匝式固定補(bǔ)償消弧線圈第28頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一5柱塞式（調(diào)氣隙）自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第29頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一6有載開關(guān)調(diào)匝式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第30頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7磁飽和式（偏磁式）自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈偏磁式消弧線圈原理示意圖第31頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一7磁飽和式（偏磁式）自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第32頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一8調(diào)容式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第33頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一9三相五柱式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈三相五柱式消弧線圈結(jié)構(gòu)圖第34頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一9三相五柱式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第35頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一三相五柱自耦直流助磁式第37頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一10高短路阻抗式自動(dòng)補(bǔ)償消弧線圈第38頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)感補(bǔ)償線性度

從消弧線圈補(bǔ)償電感的性質(zhì)來看，三相五柱式、高阻抗短路變壓器式和多短路阻抗值接地變壓器式消弧線圈的調(diào)感線性度最好。三相五柱接地變壓器式消弧線圈的補(bǔ)償電感主要是外接電感，因此，只要外接電感是完全線性的，則補(bǔ)償電感也就是完全線性的；后兩者調(diào)節(jié)電抗本質(zhì)上都是變壓器的漏抗，變壓器的漏抗是完全線性的，因此，消弧線圈的補(bǔ)償電感也是完全線性的?？烧{(diào)氣隙式、帶載自動(dòng)調(diào)抽頭式和可控硅投切電容式在零序磁路中也設(shè)計(jì)有較大的氣隙，因此，調(diào)感的線性度也是很好的。而可控飽和電抗器和閥式消弧線圈是靠電抗鐵心的飽和程度來改變電感的，因此，補(bǔ)償線性度較差，雖可采取一些措施予以改進(jìn)，但不可能做到完全線性。第39頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一多短路阻抗值接地變壓器式消弧線圈第40頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一諧波含量及補(bǔ)償后殘流

控制該消弧線圈補(bǔ)償電流中的諧波大小有兩條思路：增加濾波電路，濾去某些次諧波。諧波電流的成分主要是3次（13.87%）和5次（5.04%）。在二次并聯(lián)一濾波電路，為諧波電流提供一個(gè)通路，就可以消除補(bǔ)償電流中的諧波。高阻抗短路變壓器消弧線圈采用了這種思路。盡量少產(chǎn)生諧波?？捎袃煞N方法：

減小晶閘管相控細(xì)調(diào)補(bǔ)償電流的范圍，三相五柱式消弧線圈采用了這種方式。

減小控制角，以減少諧波含量第41頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一預(yù)調(diào)式（3）第42頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一基波補(bǔ)償電流和諧波電流的分布第44頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)感速度對(duì)于隨調(diào)式消弧線圈，電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點(diǎn)，為使消弧線圈發(fā)揮應(yīng)有的作用，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，必須使消弧線圈快速進(jìn)入全補(bǔ)償狀態(tài)，以便接地故障點(diǎn)的故障電流盡快降下來，盡快滅弧?？梢姡【€圈補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)速度對(duì)隨調(diào)式消弧線圈是至關(guān)重要的。本消弧線圈實(shí)質(zhì)上是直接調(diào)感式，理論上沒有延時(shí)。實(shí)際運(yùn)行中，消弧線圈有一個(gè)判斷電網(wǎng)有單相接地故障，并發(fā)出指令讓消弧線圈進(jìn)入全補(bǔ)償?shù)倪^程。判斷電網(wǎng)是否有單相接地故障簡單而又可靠的方法是判斷電網(wǎng)零序電壓的大小。實(shí)踐證明5~10ms的時(shí)間就能準(zhǔn)確判斷。第45頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)感速度

第46頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一補(bǔ)償電流調(diào)節(jié)寬度提高消弧線圈的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)寬度將影響消弧線圈的制造成本和影響某些性能:對(duì)磁飽和式消弧線圈，將使調(diào)感的線性度變差、補(bǔ)償電流諧波含量提高；對(duì)高阻抗短路變壓器式和三相五柱式消弧線圈，將使補(bǔ)償電流諧波含量提高，同時(shí)，也增加制造成本。對(duì)調(diào)匝式消弧線圈，則要求增加調(diào)匝檔位，增加控制成本；對(duì)調(diào)容式消弧線圈，需要增加電容量并增加調(diào)容檔位，增加控制成本。第47頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一補(bǔ)償電流調(diào)節(jié)寬度

消弧線圈的調(diào)節(jié)寬度可從兩方面來考慮：一是保證消弧線圈補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)范圍有足夠?qū)挾?，足以覆蓋電網(wǎng)可能得對(duì)地電容電流的變化范圍。對(duì)接地電流不是很大（50~70A以下）的電網(wǎng)，補(bǔ)償電流的調(diào)節(jié)寬度30~40A足以。對(duì)接地電容電流較大的電網(wǎng)，由于一個(gè)或數(shù)個(gè)開閉所同時(shí)停電，可能造成接地電容電流有較大的變化范圍，消弧線圈的調(diào)節(jié)寬度應(yīng)該設(shè)計(jì)寬些。但我們不主張?jiān)谶@種情況下使用大容量寬調(diào)節(jié)范圍的消弧線圈集中補(bǔ)償，因?yàn)檫@樣既不利于降低消弧線圈補(bǔ)償后的殘流，不利于提高消弧線圈動(dòng)作的成功率，同時(shí)也不利于降低消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的成本，不利于消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，不利于提高消弧線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的工作可靠性。第48頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一運(yùn)行維護(hù)和制造成本就運(yùn)行維護(hù)而言，帶載調(diào)抽頭式和三相五柱式運(yùn)行維護(hù)量小?？烧{(diào)氣隙式，由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)渦輪渦桿調(diào)節(jié)電抗器的氣隙，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且當(dāng)有接地性故障時(shí)，消弧線圈有電流產(chǎn)生磁力有可能使電動(dòng)機(jī)過載而損壞。可控飽和電抗器式消弧線圈需要一個(gè)直流電源給飽和電抗器一個(gè)激勵(lì)電流，這一方面增加了消弧線圈的損耗，易使消弧電抗器發(fā)熱，縮短壽命，另一方面，增加了控制設(shè)備的復(fù)雜度，提高了制造成本，增加了控制設(shè)備的維護(hù)難度。第49頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一11性能比較性能調(diào)感方式線性度調(diào)感連續(xù)性

補(bǔ)償效果補(bǔ)償電流波形發(fā)熱損耗噪聲維護(hù)可調(diào)氣隙式好好好好小大難帶載抽頭好差較好好小小易可控飽和電抗器差好差差大較大較難三相五柱式好好好較好小小易第50頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈的特點(diǎn)無需接地變壓器的消弧線圈我國6-10kV電網(wǎng)變壓器幾乎都是三角形聯(lián)結(jié)，沒有中性點(diǎn)，而消弧線圈要安裝在電網(wǎng)中性點(diǎn)和地之間，因此，為了安裝消弧線圈，不得不安裝一個(gè)比消弧線圈更為昂貴的接地變壓器。第51頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈的特點(diǎn)1）調(diào)感線性度好。消弧線圈的補(bǔ)償電感在（0~1.15）UN的電壓下始終工作在線性段。2）調(diào)感速度快。消弧線圈是直接調(diào)感式，響應(yīng)速度快，因此，既可以采用預(yù)調(diào)式控制，也可以采用隨調(diào)式控制，控制方式適應(yīng)性強(qiáng)。3）補(bǔ)償電流中諧波含量低、補(bǔ)償電流無級(jí)連續(xù)可調(diào)、補(bǔ)償后殘流小。第53頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈的特點(diǎn)4）消弧線圈整體制造成本低、構(gòu)簡單、易于維護(hù)。我國6kV和10kV配電網(wǎng)變壓器絕大多數(shù)是三角形結(jié)線，沒有中性點(diǎn)，該消弧線圈同時(shí)具有接地變壓器和消弧線圈雙重功能，安裝時(shí)省去了接地變壓器，這樣，不僅使整個(gè)消弧線圈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性高、便于安裝及維護(hù)，并且，在同樣的額定補(bǔ)償電流條件下，還有整體安裝容量最低，安裝占有空間最小，因而安裝造價(jià)最低的優(yōu)點(diǎn)。第54頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈的特點(diǎn)5）安全性好。所有調(diào)節(jié)控制元件均在二次低壓側(cè)，并且，消弧線圈的特殊結(jié)構(gòu)使它的一次線圈與二次線圈或是分立在不同的鐵心柱上、或是同一柱的不同位置上，一、二次線圈沒有同心安裝，這樣，一方面保證了不可能因絕緣擊穿一次高壓串到二次低壓線圈來，另一方面極大地降低了一、二次線圈的耦合電容。因此，控制回路的工作安全性很高，杜絕了因一次高壓串入二次控制回路，造成燒毀消弧線圈二次控制電路乃至燒毀變電所二次回路的惡性事故。同時(shí)，所有調(diào)節(jié)控制元件放在二次低壓側(cè)還有利于降低控制設(shè)備的成本第55頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一戶外安裝油浸式三相五柱消弧線圈第56頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一一柜式安裝集開關(guān)柜、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償控制裝置和三相五柱消弧線圈為一體的一跪式安裝。開關(guān)柜是標(biāo)準(zhǔn)的GG—1A尺寸。第57頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一干式高阻抗短路變壓器式消弧線圈第58頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一五消弧線圈的技術(shù)參數(shù)額定電壓：6.3kV;10.5kV;37kV;66kV額定補(bǔ)償電流：30A;50A;75A;80A;100A額定容量：180kVA;200kVA;315kVA;400kVA;500kVA;630kVA（相電壓*額定補(bǔ)償電流）第61頁，共66頁，2023年，2月20日，星期一接地變壓器的技術(shù)參數(shù)額定電壓：6.3kV;10.5kV;37kV;66kV額定容量：180kVA;200kVA;315kVA;400kVA;630kVA;800kVA;1000kVA主要：