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文檔簡介

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地培訓(xùn)教材第一頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一概述一、定義中性點(diǎn):電力系統(tǒng)三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星形繞組的公共點(diǎn)。二、種類1.中性點(diǎn)不接地2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3.中性點(diǎn)直接接地前兩種又稱中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng),也稱為小接地電流系統(tǒng)。后一種稱為大接地電流系統(tǒng)。三、中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同對系統(tǒng)的影響1.供電可靠性;2.電氣設(shè)備和線路的絕緣水平;3.通訊系統(tǒng)的干擾;4.繼電保護(hù)的正確動(dòng)作??傊行渣c(diǎn)采用何種運(yùn)行方式,實(shí)際上是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)許多方面的綜合性問題。本章對此作一般性介紹。第二頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一第三頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一第四頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一2.1中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)(一)正常運(yùn)行1.電壓情況:如三相導(dǎo)線經(jīng)完善換位,各相對地電容相等。即Cu=Cv=Cw=C,則Yu=Y(jié)v=Y(jié)w=Y(jié)。所以

下一頁第五頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一UNVWCuCvCw返回第六頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一可見正常運(yùn)行中,電源中性點(diǎn)對地電壓為零,即中性點(diǎn)對地電位相等。則各相對地電壓為:U相:V相:W相:結(jié)論:

正常運(yùn)行時(shí),各相對地電壓為相電壓,中性點(diǎn)對地電壓為零。第七頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一2.電流情況:

由于各相對地電壓為電源各相的相電壓。所以電容電流大小相等,相位差為1200。它們之和仍為零,所以沒有電容電流流過大地。當(dāng)各相對地電容不等時(shí),不為零,發(fā)生中性點(diǎn)位移現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)所產(chǎn)生的位移電壓較小,可忽略。第八頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一(二)單相接地故障1.電壓情況:上圖所示為W相發(fā)生完全接地的情況,完全接地即金屬性接地,即接地電阻為零。很容易看出,中性點(diǎn)對地電壓:各相對地電壓情況:U相:(線電壓)V相:(線電壓)W相:結(jié)論:故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓為線電壓,中性點(diǎn)對地電壓為相電壓。

下一頁第九頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一UNVWCuCvCwd返回第十頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一2.電流情況:W相接地時(shí),三相電容電流不對稱。W相電容電流為零,其他兩相電容電流的有效值為:Icu=Icv=ωCUx。

其中:Ux—相電壓;ω—角頻率;C—相對地電容。這時(shí)三相電流之和不在為零,大地有電流流過,W相接地處的電流簡稱為接地電流,用表示。則:=-(+)經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為:Ic=3ωCUx,而正常運(yùn)行時(shí)的一相對地電流為:Ic=ωCUx??梢妴蜗喙收蠒r(shí)的接地電流等于正常運(yùn)行時(shí)一相對地電容電流的三倍。由于對地電容與線路的結(jié)構(gòu)和長度有關(guān),很難得到C的參數(shù)。故實(shí)用計(jì)算可按下式計(jì)算:式中:l1、l2架空線路和電纜線路長度,km;

UN—網(wǎng)絡(luò)的線電壓,KV;

第十一頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一3.不完全接地的簡單情況當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí),即通過一定的電阻接地,接地相對地電壓大于零而小于相電壓,未接地相對地電壓大于相電壓而小于線電壓。中性點(diǎn)對地電壓大于零而小于相電壓,線電壓仍保持不變,但此時(shí)接地電流要小一些。4.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)單相接地故障時(shí),由于線電壓保持不變,用戶雖然能繼續(xù)工作,但是接地處電流可能會出現(xiàn)電弧。當(dāng)線路不長、電壓不高時(shí),接地電流較小,電弧一般能自動(dòng)熄滅,特別是35kV及以下的系統(tǒng)中,絕緣方面的投資增加不多,而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出,所以中性點(diǎn)宜采用不接地的運(yùn)行方式。當(dāng)電壓高、線路長時(shí),接地電流較大。可能產(chǎn)生穩(wěn)定電弧或間歇性電弧,而且電壓等級較高時(shí),整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。第十二頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一5.目前我國中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍:(1)電壓在500V以下的三相三線制裝置;(2)3~10kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic≤30A時(shí);(3)20~60kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic≤10A時(shí);(4)與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的3~20kV系統(tǒng),如要求發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行,當(dāng)接地電流Ic≤5A時(shí)。當(dāng)不滿足上述條件時(shí),常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或直接接地的運(yùn)行方式。第十三頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有單相接地故障時(shí)可繼續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn),但當(dāng)接地電流較大時(shí)容易產(chǎn)生接地而造成危害。為了克服這一缺點(diǎn),可設(shè)法減小接地處的接地電流。采用的方法是在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)使接地處流過一個(gè)感性電流,因而減小接地電流,采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。第十四頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一(一)消弧線圈的工作原理1.消弧線圈的結(jié)構(gòu)與型號消弧線圈裝有鐵芯,可調(diào)、電阻小、電抗很大,外形跟小容量變壓器相似,裝在發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)與大地之間。為調(diào)節(jié)線圈扎數(shù),通常有5~9個(gè)分接頭可選用,用來改變補(bǔ)償程度,國產(chǎn)型號為XDJL。其中X—消弧線圈;D—單相;J—油浸式;L—鋁線。2.消弧線圈的類型消弧線圈有多種類型,包括分級調(diào)扎式、在線分級調(diào)扎式、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、五柱式等下一頁第十五頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一消弧線圈返回第十六頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一UNVWCuCvCwd第十七頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一(二)消弧線圈的補(bǔ)償方式為了表明單相接地故障時(shí)消弧線圈電感電流IL對接地電流Ic的補(bǔ)償情況,取K=稱為補(bǔ)償度,也稱調(diào)諧度。

取V=1-K=稱為脫諧度,根據(jù)電感電流對接地電流的補(bǔ)償程度,消弧線圈的補(bǔ)償方式有三種:完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。1.完全補(bǔ)償完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電流。即IL=Ic,這時(shí),調(diào)諧度K=1,脫諧度V=0。這種方式表面上很理想,但實(shí)際上存在很大問題。一般不采用完全補(bǔ)償方式。2.欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償時(shí),IL<Ic,調(diào)諧度K<1,脫諧度V>0。單相接地故障時(shí)接地處有容性的補(bǔ)償電流(Ic-IL),一般不采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞?。但對于采用與升壓變壓器單元連接的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈,為了限制電容耦合傳遞過電壓以及頻率變化等對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)位移電壓的影響,宜采用欠補(bǔ)償方式。第十八頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一3.過補(bǔ)償(1)特點(diǎn):過補(bǔ)償是使電感電流大于接地電流,即IL>Ic,,調(diào)諧度K>1,脫諧度V<0。單相接地故障接地處有感性過補(bǔ)償電流(IL-Ic),這種補(bǔ)償方式不會有上述缺點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)接地電流減小時(shí),過補(bǔ)償電流更大,不會變?yōu)橥耆a(bǔ)償。另外,即使將來電網(wǎng)發(fā)展,原有的消弧線圈還可以使用。(2)應(yīng)用:裝在電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈以及具有直配線的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償方式。(3)消弧線圈的裝設(shè)位置:在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的消弧線圈可裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上,也可以裝在廠用變壓器中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器為單元接線時(shí),消弧線圈應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上,6~10kV消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上。第十九頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一4.自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償長期以來,消弧線圈補(bǔ)償電流都是用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式(分接頭),不能做到準(zhǔn)確、及時(shí),不能得到令人滿意的補(bǔ)償效果,因而有待改進(jìn)為自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置,能跟蹤電網(wǎng)電容電流變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧,平均無故障時(shí)間最少,其補(bǔ)償效果是離線調(diào)扎式消弧線圈無法比擬的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),至今,我國電網(wǎng)已有數(shù)千臺各種規(guī)格不同的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置在運(yùn)行。調(diào)節(jié)L值的方法:(1)改變鐵芯氣隙長度δ。將鐵芯制成可移動(dòng)式,用機(jī)械方法平滑調(diào)節(jié)δ,即可平滑調(diào)節(jié)L值。(2)改變鐵芯導(dǎo)磁率μr。采用電氣方法,運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)改變鐵芯的導(dǎo)磁率,也可平滑調(diào)節(jié)L值。第二十頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一(三)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍1.特點(diǎn):這種運(yùn)行方式下正常運(yùn)行情況和單相接地故障時(shí)的電壓情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓情況一樣。優(yōu)點(diǎn):可靠性高、投資不太大。2.應(yīng)用范圍:我國規(guī)定,凡是不符合中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的3~60kV系統(tǒng),均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。在我國110kV系統(tǒng),大多不采用消弧線圈接地的運(yùn)行方式而直接采用直接接地。主要是為了減少設(shè)備和線路的絕緣投資,但是在個(gè)別雷害事故較嚴(yán)重的地區(qū)和某些大城市電網(wǎng),為了提高供電可靠性,也會采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。第二十一頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一2.2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)隨著輸電電壓的增高和線路的增長,消弧線圈已不便使用,就采取了將中性點(diǎn)直接接地的方式,單相接地故障時(shí),由于接地相直接經(jīng)過地對電源構(gòu)成單相短路,故稱此故障為單相短路。這時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作,斷路器跳開,迅速切斷故障。第二十二頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一一、電壓情況:(一)正常運(yùn)行時(shí):各相對地電壓為相電壓,中性點(diǎn)對地電壓為零。(二)單相接地故障時(shí):故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓為相電壓,中性點(diǎn)對地電壓為零。二、電流情況:短路故障。第二十三頁,共二十四頁,編輯于2023年,星期一三、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用范圍1.優(yōu)點(diǎn):在單相接地時(shí)非故障相的對地電壓接近于相電壓,從而使電網(wǎng)的絕緣水平和造價(jià)降低。2.缺點(diǎn):供電可靠性比前兩種運(yùn)行方式低。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn),目前,在中性點(diǎn)直接接地

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