任務5-1.1電壓互感器柜（PT柜）絕緣檢測電路的接線與調試

任務5-1電壓互感器柜（PT柜）絕緣檢測電路的接線與調試

課程前導PT柜中有哪些高壓器件？PT柜的作用是什么？電壓互感器是何種方式接線？電力系統(tǒng)中性點的運行方式任務5-1電壓互感器柜（PT柜）絕緣檢測電路的接線與調試1.知識目標（1)掌握電力系統(tǒng)中性點的運行方式與特點。（2)會對PT柜絕緣監(jiān)測電路、單相接地保護電路進行原理分析。（3)會對電能測量電路進行原理分析。任務5-1電壓互感器（PT柜）絕緣監(jiān)測電路的接線與調試數(shù)學目標：2.能力目標（1)能夠現(xiàn)場認識PT柜中裝設的高壓器件。（2)具有識讀PT柜絕緣監(jiān)測電路圖能力。

（3)能夠看圖正確接線、調試，并具備排查故障的能力。（4)具備團隊協(xié)作精神、項目組織實施與語言表達能力。一、電壓互感器(PT)柜器件的認識與PT柜的作用

（1）圖(a),圖(b)分別是固定式開關柜和手車式開關柜，圖中的PT柜為電壓互感器（PT)柜。請用前面所學知識，回答PT柜中有哪些高壓器件？有何作用？（a)固定式開關柜（b)手車式開關柜（a)固定式開關柜（b)手車式開關柜（2)電壓互感器是何種方式接線？通過思考，圖(a)中有：高壓隔離開關、高壓熔斷器、電壓互感器，避雷器和帶電昱示器。圖(b)中有：高壓熔斷器、電壓互感器，避雷器和帶電顯示器。電壓互感器二次接線采用Y0/Y0/開口三角形方式。其二次回路所接電路為絕緣監(jiān)視電路。當電纜線或架空線路發(fā)生單相接地故障時，變電室的電壓互感器（PT)柜中裝設的絕緣監(jiān)視電路動作，只發(fā)出報警信號，高壓斷路器不跳閘；同時PT柜還監(jiān)測運行線路的電壓。這就是PT柜的作用在這個任務中我們不僅要學習絕緣監(jiān)控電路及其相關的專業(yè)理論知識，還有電力系統(tǒng)中性點的運行方式、特點及運行規(guī)定。電力系統(tǒng)的中性點是指星形接線的發(fā)電機或變壓器的中性點。電力系統(tǒng)中性點有三種運行方式：(1)中性點不接地；(2)中性點經(jīng)阻抗接地；(3)中性點直接接地。如圖所示：二、電力系統(tǒng)中性點的運行方式及特點圖示電力系統(tǒng)運行方式a)中性點不接地（b)中性點經(jīng)消弧線圈接地（c)中性點經(jīng)阻抗接地（d)中性點直接接地

中性點不接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)消弧線圈或阻抗接地系統(tǒng)，總稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點直接接地系統(tǒng)稱為大電流接地系統(tǒng)。中性點運行方式的不同選擇，取決子發(fā)生單相接地故障時的電力系統(tǒng)供電的可靠性和線路上電氣設備的絕緣要求。1.中性點不接地電力系統(tǒng)1）系統(tǒng)正常運行的情況圖示中性點不接地電力系統(tǒng)

在中性點不接地電力系統(tǒng)中，若高壓線路采用架空線路輸電，由于三相線路的相與相之間、相與地之間存在著分布電容，相與相之間的分布電容可忽略不計，則每一相與地的分布電容分析時可視為相等，每一相對地分布電容可以用集中電容C來表示，如圖所示。即相對地電容電流也對稱，故沒有電流在大地中流動。XC為相對地電容的容抗，則ìCO.A+ìCO.B+ìCO.C=0因為電力系統(tǒng)正常運行，三相的相電壓示對稱的，即ùA+ùB+ùC=01）系統(tǒng)正常運行的情況每一相對地電壓均為相電壓，故相對地電壓也是對稱的，即ùA+ùB+ùC=0每一相對地電容電流分別為ìCO.A、ìCO.B、ìCO.C、，則有ìCO.A=ùA/XC、ìCO.B

=ùB/XC、ìCO.C=ùC/XC圖示中性點不接地電力系統(tǒng)可得到下列結論：（1)當發(fā)生C相單相接地故障時，故障相對地電壓為0,正常相對地電壓升為線電壓。（2)相對地電壓不對稱，即ù′A+ù′B+ù′C≠0（3)相對地的電容電流也不對稱，有單相接地電流在大地中流動。假設C相發(fā)生接地故障，如圖所示2）系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障發(fā)生單項接地故障的中性點不接地系統(tǒng)相對地電壓分別用ù′A

、ù′B

、ù′C來相表示，則C相對地電壓為，即ù′C=0A相對地電壓為ù′A=ùAC（線電壓）相對地電壓不對稱，即ù′A+ù′B+ù′C≠0B相對地電壓為ù′B=ùBC（線電壓）工程中，單相接地電容電流ìC通常用經(jīng)驗公式來計算：2）系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障IC=UN(LJK+35LDL)/350（2-1）式中：Ic為單相接地電容電流，單位為A;UN為電網(wǎng)額定電壓，單位為kV;LJk為與UN連接的架空線的長度，單位為km;LDL為與UN連接的電纜線的長度，單位為km。

由式（2-1）可以看出，發(fā)生單相接地故障時，電纜線輸電要比架空線路產(chǎn)生的接地電容電流要大，電纜線輸電距離越長，產(chǎn)生的接地電容電流就越大。接地電容電流越大，接地故障便易在接地點產(chǎn)生間歇電弧，且不能自行熄滅，時間長了會造成以下影響：第一，易產(chǎn)生的R、L、C串聯(lián)諧振過電壓（因為線路可看成R、L、C組成的串聯(lián)電路），給線路絕緣薄弱的地方造成一定的危害；第二，若另一相也發(fā)生單相接地故障，這樣就易形成兩相短路，且兩相短路的電流很大，易燒毀線路設備。綜上所述，國家電力運行規(guī)定：中性點不接地電力系統(tǒng)，當發(fā)生單相接地故障時?？梢詴簳r運行的時間不超過2個小時。

為了監(jiān)控單相接地故障，使變電站的值班人員及時發(fā)現(xiàn)和處理接地故障，中性點不接地電力系統(tǒng)，還需要裝設絕緣監(jiān)測裝置和單相接地保護裝置，絕緣監(jiān)測裝置動作于報警，單相接地保護裝置動作于高壓斷路器跳閘，切除故障。

中性點不接地電力系統(tǒng)的運行方式適用于10kV系統(tǒng)、部分35kV系統(tǒng)。2）系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障

當10kV系統(tǒng)中單相接地電容電流大于30A,35kV系統(tǒng)中單相接地電容電流大于10A時?？刹捎弥行渣c經(jīng)消弧線圈或阻抗接地方式。2.中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)1)中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)的適用條件2)消弧線圈的消弧原理

消弧線圈是一個可調的鐵心電感線圈，阻值很小，感抗很大。中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)如下圖所示。圖示

中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時

a)電路圖b)相量圖

a)b)

消弧線圈是通過調節(jié)鐵芯氣隙和線圈匝數(shù)，改變感抗值，從而改變消弧線圈電流的消弧線圈電流用來抵消單相接地電容電流，從而使接地電容電流減小到起弧的最小電流值，使電弧自行熄滅。具體分析如下：

當發(fā)生單相接地故障（如C相接地）時，消弧線圈的電壓為

ùC,使消弧線圈產(chǎn)生的電流為ìL。若忽略消弧線圈的電阻，將消弧線圈看成是理想純電感線圈，則純電感線圈上的電壓ùC超前電流ìL900。

C相弧光接地，C相輸電線路與大地之間有分布電容，可用集中電容C來表示，即C相線路對大地可以看成是純電容。因為是純電容負載，所以其電流ìC應超前電壓ùC900。

由圖(b)可以看出。接地電容電流ìC與補償電流（消弧線圈電流）ìL方向相反。補償電流可以抵消ìC，從而實現(xiàn)減小接地電容電流ìC的作用，若｜ìL十ìC｜﹤起弧最小電流，則電弧能完全消除。這就是消弧線圈的消弧原理。圖示

中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)發(fā)生單相接地時

a)電路圖b)相量圖

a)b)在實際應用中，通過調節(jié)消弧線圈，就可以改變ìL的大??；利用ìL可以抵消ìC,從而減小接地電容電流。當接地電容電流小到起弧的最小電流值時，單相接地故障在接地點產(chǎn)生的電弧可以自行熄滅，這就避免了斷續(xù)電弧、諧振過電壓的發(fā)生。若ìL的大小與ìC的大小正好完全相等，則稱為全補償：若ìL的大小大于ìC的大小，則稱為過補償；若ìL的大小小于ìC的大小，則稱為欠補償。由此可見·手動調節(jié)消弧線圈進而補償接地電容電流，存在著過補償或欠補償問題。故實際中常采用自動跟蹤補償技術，裝設自動跟蹤補償裝置。當發(fā)生單相接地故障時，由于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點不接地系統(tǒng)的接地電容電流均較小，故上述兩個系統(tǒng)也稱為小電流接地系統(tǒng)。中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)同中性點不接地電力系統(tǒng)。故障相對地電壓為零；另兩相對地電壓升高為線電壓（3倍的相電壓）；線路的三個線電壓不變；電力運行規(guī)程規(guī)定可運行2個小時；工程上計算單相接地電容電流也同中性點不接地電力系統(tǒng)。3)當發(fā)生單相接地故障時的電壓為了監(jiān)控單相接地故障，使變電站的值班人員及時為了接地故障，中性點經(jīng)消弧線圈接地電力系統(tǒng)，要裝設絕緣監(jiān)測裝置或單相接地保護裝置，絕緣監(jiān)測裝置動作于報警，單相接地保護裝置動作于高壓斷路器跳閘，切除故障。系統(tǒng)正常運行，由于三相系統(tǒng)對稱的，三相電流也是對稱的，即4）系統(tǒng)正常運行的情況相對地電壓也是對稱的，即ùA+ùB+ùC=0ìA+ìB+ìC=0故中性點電流為零，消弧線圈中沒有電流流過（相當于中性點不接地電力系統(tǒng)）。

110KV及以上高壓、超高壓（330KV及以上，1000KV以下）電力系統(tǒng)中性點采用直接接地方式；220V/380V低壓配電系統(tǒng)也可采用中性點直接接地方式3.中性點直接接地電力系統(tǒng)1）中性點直接接地電力系統(tǒng)的適用條件

2)中性點直接接地電力系統(tǒng)如圖3-2-1所示。若系統(tǒng)正常運行，三相電壓平衡，中性點電位為零，則相對地電壓就是相電壓。若發(fā)生單相接地故障(電纜線絕緣破壞或架空線遭雷擊使得C相接地)，則會形成單相對地短路，可用k(1)來表示，單相短路電流用Ik(1)來表示。圖3-2-1中性點直接地電力系統(tǒng)

由于單相短路的電流很大，線路裝設的短路保護裝置使得高壓斷路器跳閘或高壓熔斷器熔斷，切除短路故障。因為單相接地短路電流較大，故此系統(tǒng)也稱為大電流接地系統(tǒng)。

單相接地短路時，故障相對地電壓為零，另兩相(正常相)