電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究2023/12/28電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究一、110kV及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式二、配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式主要內(nèi)容電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究110kV～500kV系統(tǒng)應(yīng)該采用有效接地方式，即系統(tǒng)在各種條件下應(yīng)該使零序與正序電抗之比(X0/X1)為正值并且不大于3，而其零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)為正值并且不大于1。110kV及220kV電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)直接接地，部分變壓器中性點(diǎn)經(jīng)間隙、避雷器或經(jīng)間隙與避雷器并聯(lián)接地。330kV及500kV系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)直接接地。為限制電網(wǎng)單相短路電流，110kV及以上變壓器中性點(diǎn)可采用低電抗接地。110kV及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究部分變壓器中性點(diǎn)不接地：為了限制單相接地短路電流，防止通訊干擾和繼電保護(hù)的整定配置等要求，一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地，其余變壓器的中性點(diǎn)經(jīng)避雷器或保護(hù)間隙接地，或者經(jīng)避雷器與保護(hù)間隙并聯(lián)接地。110kV、220kV變壓器中性點(diǎn)保護(hù)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究金屬氧化物避雷器保護(hù)避雷器型號(hào)：110kV：Y1.5W-60/144220kV：Y1.5W-144/320缺點(diǎn)：發(fā)生單相接地且失地故障時(shí)，引起的過(guò)電壓易使避雷器受損或爆炸。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究棒間隙參數(shù)：間隙結(jié)構(gòu)：選用Φ12～16不銹鋼棒，端部為半球頭；間隙距離：110kV、220kV變壓器分別選為105～115mm和255～300mm。缺點(diǎn)：采用分體式安裝，距離調(diào)節(jié)不準(zhǔn)，同心度差，放電后產(chǎn)生的電弧燒蝕電極；在雷電沖擊下，產(chǎn)生截波，威脅設(shè)備絕緣安全；保護(hù)間隙不能自熄弧，需要靠繼電保護(hù)切斷電弧，引起繼電保護(hù)誤動(dòng)。棒－棒間隙保護(hù)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究缺點(diǎn)：避雷器保護(hù)水平、棒間隙動(dòng)作特性與變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平之間的配合要求很苛刻，難以實(shí)現(xiàn)。避雷器與間隙并聯(lián)保護(hù)變壓器中性點(diǎn)保護(hù)的發(fā)展：復(fù)合間隙可控間隙電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究

復(fù)合間隙結(jié)構(gòu)示意圖復(fù)合間隙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)點(diǎn)：采用復(fù)合絕緣子作機(jī)械支撐，將高、低壓電極固定在絕緣子兩端，間隙電極為羊角形。其放電電極和燃弧電極分離；具有同心度好、距離確定準(zhǔn)確、安裝調(diào)試方便和耐燒蝕性能強(qiáng)、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；克服了分體式安裝棒間隙的固有缺陷，更適合變壓器中性點(diǎn)保護(hù)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究復(fù)合間隙保護(hù)原則：(1)在雷電過(guò)電壓作用下，間隙應(yīng)擊穿，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，其雷電沖擊放電電壓與變壓器中性點(diǎn)的雷電沖擊耐受水平協(xié)調(diào)配合。(2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)絕緣能耐受故障產(chǎn)生的過(guò)電壓，間隙不應(yīng)擊穿，以免繼電保護(hù)誤動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地且中性點(diǎn)失地，或系統(tǒng)出現(xiàn)非全相運(yùn)行、諧振故障等引起高于一定幅值的工頻過(guò)電壓時(shí)，間隙應(yīng)擊穿，箝住系統(tǒng)中性點(diǎn)，限制變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓。

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究復(fù)合間隙

（3）為防止雷電侵入波引起誤動(dòng)，建議變壓器中性點(diǎn)零序電流電壓保護(hù)整定時(shí)間由現(xiàn)行的0.3～0.5s延長(zhǎng)到0.8s，一次側(cè)電流取50～100A。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究復(fù)合間隙通過(guò)雷電沖擊和工頻放電試驗(yàn)，選取了復(fù)合間隙的各元件參數(shù)。復(fù)合絕緣子35kV、110kV等級(jí)羊角電極Φ14-75°，直徑為14mm，夾角為75°。間隙距離110kV：70～100mm220kV：240～280mm

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究保護(hù)原理：可控間隙與避雷器并聯(lián)使用。雷電及暫態(tài)過(guò)電壓下，由避雷器動(dòng)作限制過(guò)電壓，可控間隙不應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地(不失地)故障時(shí)，此過(guò)電壓對(duì)中性點(diǎn)絕緣無(wú)威脅，可控間隙不動(dòng)作。發(fā)生工頻過(guò)電壓(孤立不接地系統(tǒng)單相接地且失地或非全相運(yùn)行)時(shí)，可控間隙動(dòng)作，保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣和避雷器?？煽亻g隙電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究結(jié)構(gòu)：可控間隙主要由固定間隙、控制間隙和電容均壓回路組成；羊角間隙用作固定間隙，采用真空開(kāi)關(guān)控制可控間隙的自動(dòng)擊穿。

可控間隙

可控間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)示意圖電容均壓回路電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究結(jié)論復(fù)合間隙其放電電極和燃弧電極分離；具有同心度好、距離確定準(zhǔn)確、安裝調(diào)試方便和耐燒蝕性能強(qiáng)、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；克服了分體式安裝棒間隙的固有缺陷，更適合變壓器中性點(diǎn)保護(hù)。為防止雷電侵入波引起誤動(dòng)，建議變壓器中性點(diǎn)零序電流電壓保護(hù)整定時(shí)間由現(xiàn)行的0.3～0.5s延長(zhǎng)到0.8s，一次側(cè)電流取50～100A。該產(chǎn)品已獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)為ZL200520000584.9)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究結(jié)論可控間隙有效解決了間隙、避雷器及棒間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)存在的問(wèn)題；可控間隙與避雷器并聯(lián)可有效保護(hù)變壓器中性點(diǎn)。該產(chǎn)品已獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，發(fā)明專(zhuān)利正在審批之中。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)不接地方式主要應(yīng)用于電網(wǎng)的電容電流不大于10A的配電網(wǎng)中。優(yōu)點(diǎn)可帶故障持續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)，供電可靠性高。發(fā)生單相接地故障時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的電流為電容電流，跨步電壓和接觸電壓低，對(duì)信息系統(tǒng)的干擾小。缺點(diǎn)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，還存在產(chǎn)生間歇性弧光接地過(guò)電壓的概率，會(huì)發(fā)展成相間短路故障，造成事故的擴(kuò)大。中性點(diǎn)不接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究電網(wǎng)的電容電流大于10A時(shí)應(yīng)采用消弧線圈接地。優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償電容電流，減緩恢復(fù)電壓的上升速度，有利于接地電弧的熄滅，降低了間歇性弧光接地過(guò)電壓發(fā)生的概率，使得大多數(shù)瞬時(shí)性接地故障自動(dòng)消失。消弧線圈的感抗比電磁式電壓互感器的勵(lì)磁電抗小的多，兩者處于并聯(lián)狀態(tài)，能夠抑制電磁式電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振現(xiàn)象。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究缺點(diǎn)：消弧線圈接近于全補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，會(huì)放大中性點(diǎn)的位移電壓，出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象。消弧線圈接地僅能降低發(fā)生弧光接地過(guò)電壓的概率，并不能完全消除弧光接地過(guò)電壓。單相接地故障選線準(zhǔn)確率低。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地分為：高阻接地和低電阻接地，其接地點(diǎn)阻性電流的范圍如下所示：中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地電阻接地方式高電阻低電阻單相接地故障電流<10A幾百安培及以上中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式的劃分電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究電容電流小于10A的電網(wǎng)，為限制暫態(tài)過(guò)電壓和實(shí)現(xiàn)單相接地故障準(zhǔn)確選線，中性點(diǎn)宜采用高阻接地?？梢砸种坪妥枘衢g歇性弧光接地過(guò)電壓和多種諧振過(guò)電壓，使過(guò)電壓倍數(shù)降低到3.0p.u.以下?？梢岳昧阈蛴泄Ψ至糠椒▽?shí)現(xiàn)單相接地故障準(zhǔn)確選線。高電阻接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究純電纜網(wǎng)絡(luò)或以電纜為主的電網(wǎng)，中性點(diǎn)可采用低電阻接地，不宜在架空網(wǎng)絡(luò)或架空電纜混合網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用?？山档蜁簯B(tài)過(guò)電壓，使過(guò)電壓倍數(shù)降低至2.5p.u.以下?？煽焖偾谐龁蜗嘟拥毓收暇€路。低電阻接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式充分發(fā)揮了消弧線圈補(bǔ)償電容電流和中性點(diǎn)電阻釋放線路殘余電荷的優(yōu)點(diǎn)，可以有效限制暫態(tài)過(guò)電壓，實(shí)現(xiàn)單相接地準(zhǔn)確故障選線。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地裝置主要由可自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈、中性點(diǎn)接地電阻器、控制器以及相應(yīng)的檢測(cè)元件等組成。消弧線圈并聯(lián)電阻接地裝置T為接地變壓器；L為可自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈；Rb為中性點(diǎn)接地電阻器，用于抑制電網(wǎng)內(nèi)部過(guò)電壓以及實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線；KG為開(kāi)關(guān)，用于控制中性點(diǎn)接地電阻器的投切；CT1，CT2，…，CTn為線路零序電流互感器，用于出線零序電流的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線。

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式以可自動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈為基礎(chǔ)，配以中性點(diǎn)并聯(lián)接地電阻器，以達(dá)到補(bǔ)償電容電流、降低過(guò)電壓水平、實(shí)現(xiàn)單相接地故障線路檢測(cè)的功能。按照電網(wǎng)正常運(yùn)行、電網(wǎng)發(fā)生單相永久性接地故障分別介紹該中性點(diǎn)接地方式的運(yùn)行控制策略。消弧線圈并聯(lián)電阻接地的工作原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)長(zhǎng)期接入消弧線圈和接地電阻器，充分發(fā)揮中性點(diǎn)接地電阻抑制諧振過(guò)電壓的作用。若裝置采用預(yù)調(diào)節(jié)方式，則實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化，需要調(diào)整時(shí)，控制器發(fā)出指令自動(dòng)調(diào)整消弧線圈的檔位，保證消弧線圈始終工作在殘流為最小的最佳工作點(diǎn)，等待電網(wǎng)接地故障的發(fā)生。若裝置采用跟蹤調(diào)節(jié)方式，則裝置只實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化，不需要實(shí)時(shí)調(diào)整消弧線圈的檔位，只在故障時(shí)迅速調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位至最佳補(bǔ)償檔。電

網(wǎng)

正

常

運(yùn)

行電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究若故障為永久性單相接地故障，進(jìn)行故障選線。中性點(diǎn)接地電阻的接入將有利于電弧熄弧和重燃過(guò)程中積累的多余電荷的釋放，大大限制了弧光接地過(guò)電壓的幅值。中性點(diǎn)接地電阻的切除使控制器得到了充分的故障選線信息，便于快速做出選線判斷，選線后可給出報(bào)警信號(hào)或使相應(yīng)線路斷路器跳閘以跳開(kāi)故障線路。電網(wǎng)發(fā)生單相永久性接地故障電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究配電網(wǎng)中常見(jiàn)的過(guò)電壓主要有以下幾種類(lèi)型：線性諧振過(guò)電壓、間歇性電弧接地過(guò)電壓、鐵磁諧振過(guò)電壓，包括斷線諧振過(guò)電壓以及PT飽和過(guò)電壓。對(duì)電網(wǎng)過(guò)電壓的抑制作用機(jī)理分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究電力網(wǎng)中不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感等）或勵(lì)磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈等）和電網(wǎng)中的電容元件（如線路對(duì)地電容等）在電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)電壓的作用下由于發(fā)生串聯(lián)諧振而產(chǎn)生的過(guò)電壓,稱(chēng)為電網(wǎng)的線性諧振過(guò)電壓。電網(wǎng)線性諧振過(guò)電壓最常見(jiàn)的表現(xiàn)形式就是中性點(diǎn)電壓的位移現(xiàn)象。在DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》電力行業(yè)規(guī)程對(duì)中性點(diǎn)位移電壓的數(shù)值做出了如下明確的要求：“消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運(yùn)行情況下，中性點(diǎn)的長(zhǎng)時(shí)間電壓位移不應(yīng)超過(guò)系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)相電壓的15%”。對(duì)線性諧振過(guò)電壓的抑制作用分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究對(duì)線性諧振過(guò)電壓的抑制作用分析電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的零序等值電路是一個(gè)串聯(lián)諧振電路，如下圖所示，圖中L、gL分別為消弧線圈的電感和等值電導(dǎo)；C、g為電網(wǎng)每相對(duì)地電容和對(duì)地泄漏電導(dǎo)；Uun為不對(duì)稱(chēng)電壓。由右圖求得中性點(diǎn)位移電壓：

式中 d－電網(wǎng)的阻尼率，

v－電網(wǎng)的脫諧度，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究正常絕緣的架空網(wǎng)絡(luò)，對(duì)地泄漏電導(dǎo)g不超過(guò)對(duì)地電容的3%～5%，電纜網(wǎng)絡(luò)的對(duì)地泄漏電導(dǎo)g不超過(guò)對(duì)地電容的2%～4%，消弧線圈的等值電導(dǎo)約為電抗值的1.5%～2.0%；架空線路的不對(duì)稱(chēng)電壓一般為相電壓的0.5%～1.5%，個(gè)別可達(dá)2.5%以上。電網(wǎng)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)的Uun=2.5%，d=5%，接地殘流5A條件下的不同電網(wǎng)規(guī)模的中性點(diǎn)位移電壓Uo如下：對(duì)電網(wǎng)線性諧振的限制效果分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究I,AC0,uFUundv(殘流5A)U0（單純消弧線圈）U0（消弧線圈并聯(lián)電阻）102.9192.50%5%0.5004.98%3.35%205.8382.50%5%0.2509.81%4.69%308.7562.50%5%0.16714.37%6.75%4011.6752.50%5%0.12518.57%8.65%5014.5942.50%5%0.10022.36%10.41%6017.5132.50%5%0.08325.72%12.03%7020.4322.50%5%0.07128.67%13.54%8023.3502.50%5%0.06331.23%14.94%9026.2692.50%5%0.05633.45%16.24%10029.1882.50%5%0.05035.36%17.46%電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究可以看出電容電流超過(guò)30A時(shí)，Uo將超過(guò)15％；而采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式后，直至電網(wǎng)電容電流達(dá)80A，Uo仍小于15％,尚可滿足規(guī)程DL/T620-1997中相關(guān)規(guī)定的要求。電網(wǎng)規(guī)模超過(guò)80A時(shí)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將主要以電纜線路為主，不對(duì)稱(chēng)電壓Uun會(huì)大大減小，能夠保證相應(yīng)中性點(diǎn)位移電壓不超過(guò)15％。因此，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式中，中性點(diǎn)接地電阻能夠有效限制中性點(diǎn)單一經(jīng)消弧線圈接地引起的線性諧振現(xiàn)象。對(duì)電網(wǎng)線性諧振的限制效果分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究電力系統(tǒng)中的電容、電感元件均為儲(chǔ)能元件。當(dāng)有操作和故障使電網(wǎng)工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，將產(chǎn)生振蕩性的過(guò)渡過(guò)程。在此過(guò)程中，由于電感元件中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能會(huì)在某一瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存于電容元件中，產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的過(guò)渡過(guò)程過(guò)電壓，即所謂操作過(guò)電壓，它的能量來(lái)源于電力系統(tǒng)本身，因而這類(lèi)過(guò)電壓的幅值與系統(tǒng)額定電壓大致成正比，通常用系統(tǒng)的最高運(yùn)行相電壓幅值的倍數(shù)表示過(guò)電壓數(shù)值的大小。對(duì)間歇性弧光接地過(guò)電壓的抑制作用電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究操作過(guò)電壓的大小與電氣設(shè)備的特性，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)、操作或故障形式等因素有關(guān)，具有明顯的隨機(jī)性。在中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中，最常見(jiàn)的操作過(guò)電壓是間歇電弧接地過(guò)電壓，又稱(chēng)為弧光接地過(guò)電壓。在接地故障電流每次自然過(guò)零時(shí)，接地電弧會(huì)有一個(gè)短暫的熄弧時(shí)間，當(dāng)電弧通道的恢復(fù)電壓大于其介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度時(shí)，則電弧發(fā)生重燃。間歇性弧光接地過(guò)電壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究若接地電流值很大，弧道的游離很強(qiáng)，可以認(rèn)為電弧是穩(wěn)定燃燒；電流值很小，弧道的絕緣強(qiáng)度恢復(fù)很快，電弧難以重燃，暫時(shí)熄弧可轉(zhuǎn)變?yōu)橛谰眯韵ɑ?；不大不小時(shí)，將形成時(shí)斷時(shí)續(xù)的間歇性電弧接地現(xiàn)象。間歇性電弧使電網(wǎng)運(yùn)行狀況重復(fù)發(fā)生變化，導(dǎo)致電網(wǎng)中電感、電容回路的電磁振蕩，在非故障相、故障相及中性點(diǎn)上出現(xiàn)暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程并隨之產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，這就是間歇性電弧接地過(guò)電壓，又叫弧光接地過(guò)電壓。嚴(yán)重的弧光接地過(guò)電壓的產(chǎn)生是因?yàn)殡娋W(wǎng)中能量的不斷積聚所致。間歇性弧光接地過(guò)電壓的產(chǎn)生機(jī)理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究只要在電網(wǎng)中性點(diǎn)安裝一個(gè)適當(dāng)大小的泄漏電阻，就可以從根本上解決這一問(wèn)題。從限制過(guò)電壓角度考慮，在電弧點(diǎn)燃到熄滅過(guò)程中，電網(wǎng)所積聚的多余電荷在電弧熄滅后半個(gè)工頻周波內(nèi)如果能夠通過(guò)電阻泄漏掉，則中性點(diǎn)位移電壓將幾乎為零，不致引起高幅值的過(guò)電壓。同時(shí)接地電阻的存在也大大降低了故障相恢復(fù)電壓的上升速度，減少了電弧重燃的可能性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式能夠有效抑制間歇性電弧接地引起的弧光接地過(guò)電壓。間歇性弧光接地過(guò)電壓的抑制機(jī)理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究通過(guò)對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)高阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地不同接地方式下弧光接地過(guò)電壓理論和詳細(xì)數(shù)值計(jì)算分析，證明中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式能夠有效弧光接地過(guò)電壓，獲得結(jié)論如下：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式與中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地以及經(jīng)消弧線圈接地比較，能夠進(jìn)一步降低弧光接地過(guò)電壓的幅值。間歇性弧光接地過(guò)電壓的抑制效果電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式中，消弧線圈工作在全補(bǔ)償附近時(shí)，電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)的接地電容電流，使接地電弧易于熄滅；殘流過(guò)零熄弧后，又能降低故障相恢復(fù)電壓的初速度及其幅值，避免接地電弧的重燃。此時(shí)即使發(fā)生弧光接地，其過(guò)電壓幅值也大大降低。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式將弧光接地過(guò)電壓由中性點(diǎn)不接地時(shí)的4.924p.u降至2.553p.u。間歇性弧光接地過(guò)電壓的抑制效果電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式中，在脫諧度絕對(duì)值相等條件下，消弧線圈工作在過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償狀態(tài)下的弧光接地過(guò)電壓幅值相差不大。與發(fā)生PT諧振和斷線諧振過(guò)電壓時(shí)消耗在電阻上的瞬時(shí)功率比較，發(fā)生弧光接地過(guò)電壓時(shí)最大。中性點(diǎn)接地電阻的瞬時(shí)功率為169.91kW。間歇性弧光接地過(guò)電壓的抑制效果電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究在電力系統(tǒng)的振蕩回路中，往往由于鐵心電感的飽和作用而激發(fā)起持續(xù)性的幅值較高的過(guò)電壓，即鐵磁諧振過(guò)電壓。35kV以下的配電網(wǎng)中存在兩種典型的鐵磁諧振過(guò)電壓，分別為斷線諧振引起的過(guò)電壓和PT飽和引起的過(guò)電壓，統(tǒng)稱(chēng)其為非線性諧振過(guò)電壓。它具有和線形諧振過(guò)電壓以及間歇性電弧接地過(guò)電壓完全不同的特點(diǎn)和性質(zhì)，在不同參數(shù)配合下可能發(fā)生基波，分頻和高頻諧振過(guò)電壓。鐵磁諧振過(guò)電壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究在電力系統(tǒng)中，因?qū)Ь€的折斷、斷路器非全相動(dòng)作或嚴(yán)重的不同期操作、高壓熔斷器的一相或兩相熔斷等造成系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的鐵磁諧振過(guò)電壓，都屬于斷線諧振過(guò)電壓。發(fā)生斷線時(shí)，通常是三相對(duì)稱(chēng)電勢(shì)向三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載供電，回路較復(fù)雜，并有非線性元件，所以，需利用戴維南定理和對(duì)稱(chēng)分量法，將三相電路轉(zhuǎn)化為單相等值電路，整理成最簡(jiǎn)單的LC串聯(lián)回路，然后，再分析產(chǎn)生諧振的條件，進(jìn)行計(jì)算分析。設(shè)有一相導(dǎo)線折斷發(fā)生斷線故障，斷線有三種形式：斷線不接地、斷線電源側(cè)接地、斷線負(fù)荷側(cè)接地。對(duì)斷線諧振過(guò)電壓的抑制作用電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究斷線形式的等值電路電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式下三種斷線形式的等值電路電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究發(fā)生斷線電源側(cè)接地故障時(shí)，由于電源的內(nèi)阻很小中性點(diǎn)接地電阻相當(dāng)于并聯(lián)在電網(wǎng)電源的兩側(cè)而被短接，所以對(duì)于該種情況下的斷線諧振過(guò)電壓的抑制幾乎不起作用，故無(wú)法消除斷線電源側(cè)接地時(shí)的斷線諧振過(guò)電壓。當(dāng)發(fā)生斷線負(fù)荷側(cè)接地故障時(shí)，中性點(diǎn)接地電阻的接入使等值串聯(lián)諧振回路的損耗加大，使諧振被阻尼掉。對(duì)斷線不接地，中性點(diǎn)電阻對(duì)于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)的斷線故障所引起的諧振過(guò)電壓均有一定抑制作用。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式中，中性點(diǎn)接地電阻能夠有效抑制斷線諧振引起的過(guò)電壓。對(duì)斷線諧振過(guò)電壓的抑制作用電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)中，為了監(jiān)視絕緣狀況，發(fā)電廠、變電站母線上通常有Y0接的電磁式電壓互感器，即PT。正常運(yùn)行時(shí)，電磁式電壓互感器具有很高的勵(lì)磁阻抗，所以網(wǎng)絡(luò)對(duì)地阻抗仍呈容性，三相基本平衡。在某些切換操作或者在接地故障消失后，它與導(dǎo)線電容或其他設(shè)備的雜散電容間形成特殊的三相或單相共振回路，并能激發(fā)起各種諧波的鐵磁諧振過(guò)電壓，稱(chēng)為PT飽和過(guò)電壓。對(duì)PT飽和過(guò)電壓的抑制作用電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究從危害性來(lái)說(shuō)，分頻諧振過(guò)電壓是最大的，它會(huì)使得大大增加的勵(lì)磁電流持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，燒毀互感器的保險(xiǎn)絲，互感器嚴(yán)重過(guò)熱而冒油，甚至爆炸。電壓互感器的飽和過(guò)電壓具有明顯的零序性質(zhì)，配電網(wǎng)中性點(diǎn)接有電阻后，相對(duì)固定了電網(wǎng)中性點(diǎn)電位，使之難以升高。另外，中性點(diǎn)電阻相當(dāng)于并聯(lián)在三相對(duì)地電容上的旁路電阻，也就相當(dāng)于在諧振回路中附加了一個(gè)相當(dāng)大的損耗，對(duì)限制PT飽和過(guò)電壓的效果很明顯。因此，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式能夠有效抑制PT飽和引起的過(guò)電壓。對(duì)PT飽和過(guò)電壓的抑制作用電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究假定線路L3的C相發(fā)生接地故障，則中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式下電網(wǎng)電容電流的分布如下。單相接地故障選線原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究忽略線路的泄漏電導(dǎo)，發(fā)生單相接地故障時(shí)中性點(diǎn)接地電阻產(chǎn)生的阻性電流只流經(jīng)中性點(diǎn)至故障線路接地點(diǎn)電源側(cè)的部分，其電網(wǎng)等效電路如下：?jiǎn)蜗嘟拥毓收线x線原理其中，C∑為全網(wǎng)的對(duì)地等效電容，L為消弧線圈電感，Rb為中性點(diǎn)接地電阻器，R為接地點(diǎn)過(guò)渡電阻，Ec為電網(wǎng)C相等值電勢(shì)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究電網(wǎng)中性點(diǎn)接入電阻Rb后零序電壓Uo降低，其表達(dá)式為單相接地故障選線原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，接地電故障電流中的無(wú)功分量大大減少，但是由于中性點(diǎn)接地電阻器的作用，使得接地殘流中存在一定的有功電流分量，接地點(diǎn)故障電流的表達(dá)式為：?jiǎn)蜗嘟拥毓收线x線原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究非故障線路L1、L2的零序電流仍然為原線路的對(duì)地電容電流，其相位超前零序電壓90°，其表達(dá)式分別為單相接地故障選線原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障故障的情況下，故障線路始端與故障點(diǎn)之間增加了由于中性點(diǎn)電阻產(chǎn)生的有功電流，其相位與零序電壓相差180°，過(guò)補(bǔ)償時(shí)故障線路的無(wú)功電流為感性，超前于零序電壓90°，因此零序電流與零序電壓之間相位差大于90°而小于180°，對(duì)于故障線路L3其零序電流的表達(dá)式為單相接地故障選線原理電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究利用ATP電磁暫態(tài)程序?qū)χ行渣c(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式下的單相接地故障選線進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算，其電網(wǎng)計(jì)算原型為某110kV變電所母線所連的設(shè)備和線路，為使該計(jì)算分析結(jié)果具有代表性，還考慮了該電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化以及未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，其計(jì)算用網(wǎng)絡(luò)接線圖下單相接地故障選線仿真電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究非故障線路零序電流有功增量的計(jì)算結(jié)果Ic,AR,Ω非故障線路211214216217218500-0.0410.0190.0120.2060.0231000.0850.0180.1080.2010.0152000.0390.0120.0150.0880.0105000.0400.0060.008-0.1530.0091000-0.025-0.027-0.0320.0200.005600-0.156-0.117-0.168-0.7050.1091000.081-0.0750.0880.3670.0732000.0570.0390.047-0.3100.046500-0.025-0.031-0.027-0.1180.02610000.023-0.012-0.002-0.1150.0191000-0.082-0.088-0.160-0.8130.117100-0.0110.029-0.074-0.4970.080200-0.069-0.028-0.014-0.1110.069500-0.0040.0170.0130.0130.05210000.006-0.0050.000-0.0010.034電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究故障線路零序電流有功增量的計(jì)算結(jié)果Ic,AR,Ω故障線路不同故障點(diǎn)線路始端故障點(diǎn)電源側(cè)故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)5004.8414.1070.0241004.3353.7390.0182003.5473.4210.0155003.1842.6840.00910002.4511.9870.0056005.0084.9650.0121004.9894.639-0.0622004.0094.126-0.0155002.9682.872-0.02810002.0181.952-0.01210004.7684.721-0.0911004.0974.0350.0662003.8443.7010.0235002.5342.565-0.00810001.5141.4900.005電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究不同的電網(wǎng)規(guī)模情況下零序有功電流的分布有著明顯的規(guī)律，即流過(guò)故障線路的零序電流有功增量遠(yuǎn)大于非故障線路的零序電流有功增量，并且隨著故障線路的電容電流占整個(gè)電網(wǎng)電容電流比例的減小，故障線路零序有功電流增量絕對(duì)值相應(yīng)有所減小，但是過(guò)渡電阻在1000Ω以內(nèi)時(shí)，故障特征仍然比較明顯，因此在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式下可以利用零序有功電流的增量作為檢測(cè)量進(jìn)行單相接地故障選線，該選線方法具有原理簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠、實(shí)現(xiàn)方便、對(duì)過(guò)渡電阻的適應(yīng)能力強(qiáng)以及排除了不平衡電流的影響等優(yōu)點(diǎn)。單相接地故障選線分析結(jié)論電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究為充分驗(yàn)證該成套裝置的各項(xiàng)性能，2005年12月25日，南方電網(wǎng)公司廣西電力試驗(yàn)研究院、廣西電網(wǎng)公司欽州市供電局聯(lián)合在廣西欽州供電局110kV望賢變電站進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)人工單相接地試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證（1）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究試驗(yàn)結(jié)果證明該成套裝置在過(guò)渡電阻<3070歐姆時(shí)，選線準(zhǔn)確率100%?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究2006年4月15日，華北電網(wǎng)張家口供電公司、懷安供電局在張家口供電公司110kV柴溝堡變電站進(jìn)行了多次不同過(guò)渡電阻下的現(xiàn)場(chǎng)人工單相接地試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證（2）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究試驗(yàn)結(jié)果證明該成套裝置在過(guò)渡電阻<4300歐姆時(shí)，選線準(zhǔn)確率100%；在過(guò)渡電阻<2000歐姆時(shí),故障區(qū)段指示定位的準(zhǔn)確率100%。經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，過(guò)電壓抑制效果明顯，同比設(shè)備損壞率大幅下降，該項(xiàng)目被評(píng)為華北電網(wǎng)公司2006年度科技成果二等獎(jiǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)論電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究10kV配電網(wǎng)單相接地故障電弧自熄特性研究配電網(wǎng)電容電流分布式補(bǔ)償方式的研究配電網(wǎng)故障隔離智能開(kāi)關(guān)的研制最新的研究成果電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究消弧線圈在電網(wǎng)中運(yùn)行時(shí)，若過(guò)分強(qiáng)調(diào)使故障電流補(bǔ)償?shù)煤苄∩踔翞榱?即全補(bǔ)償)，可能發(fā)生虛幻接地或使接地設(shè)備運(yùn)行比較復(fù)雜。將消弧線圈補(bǔ)償后的故障電流為多大合適，是電網(wǎng)運(yùn)行單位高度關(guān)注的問(wèn)題。單相接地故障電弧自熄特性研究電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究設(shè)計(jì)了研究10kV配電網(wǎng)單相接地故障電弧自熄特性的模擬試驗(yàn)回路；對(duì)集中參數(shù)模擬回路與實(shí)際10kV系統(tǒng)的等效性進(jìn)行了分析。在中性點(diǎn)不接地和消弧線圈補(bǔ)償方式下，對(duì)10kV典型絕緣間隙，當(dāng)單相接地電流為5~30A時(shí)，對(duì)單相接地故障電弧自熄特性進(jìn)行了大量的模擬試驗(yàn)，計(jì)算電弧自熄概率。單相接地故障電弧自熄特性研究電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究單相接地故障電弧自熄特性研究將60種情形進(jìn)行組合，共完成了3600次單相接地故障電弧模擬試驗(yàn)。單相接地電弧試驗(yàn)?zāi)M回路電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究單相接地故障電弧自熄特性研究采用高速攝像儀拍攝的電弧錄像電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究單相接地故障電弧自熄特性研究中性點(diǎn)接地方式間隙距離(mm)故障電流(A)51015202530不接地方式12598.3391.678051.6728.338.3318010093.33855530102151009588.3358.334015消弧線圈接地12510010086.6753.3333.33151801001009058.3341.6721.6721510010093.336046.6726.67消弧線圈并聯(lián)電阻1200Ω12510010093.335536.6726.67180100100956046.673021510010010068.3348.3345600Ω21510010098.3366.6746.6740單相接地故障電弧的自熄概率統(tǒng)計(jì)表(%)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究結(jié)論：當(dāng)電網(wǎng)電容電流不超過(guò)10A時(shí)，可采用中性點(diǎn)不接地方式；若電容電流超過(guò)10A，宜采用消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式，消弧線圈過(guò)補(bǔ)償方式下的殘流可控制在15A以下，電弧自熄概率達(dá)到93.33%以上。電網(wǎng)采用消弧線圈補(bǔ)償方式