電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式

一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方能否合理選擇中性點(diǎn)運(yùn)行方式,會(huì)直接影響到電力網(wǎng)的絕緣水平、保護(hù)配置、系統(tǒng)供電可靠性和選擇性，對(duì)通信系統(tǒng)的干擾以及發(fā)電機(jī)和變壓器的安全運(yùn)行等。二、二、三種運(yùn)行方式的特(一)中性點(diǎn)不接地系系統(tǒng)的運(yùn)行并未破壞，也不影響用戶用電。這是因?yàn)榧炔粯?gòu)成短路，系統(tǒng)三相間的對(duì)稱狀態(tài)也未改變。另外，當(dāng)系統(tǒng)一相接地時(shí)，其它兩相的對(duì)地電壓將升高√3倍，即為線電具體分析如下1、系統(tǒng)正常運(yùn)電力網(wǎng)的三相導(dǎo)線之間及各相對(duì)地之間，沿導(dǎo)線全長(zhǎng)都分布的電容C來代。 相等的)。即 ，即A相的電流向量如下圖故障兩相對(duì)地的電壓升高C相發(fā)生完全接地時(shí)的向量圖，如下圖示。發(fā)生接地后，C相的對(duì)地電壓變?yōu)榱悖矗?而中性點(diǎn)電位，應(yīng)等于其它兩非接地相電壓的向量和。即：即：當(dāng)C相發(fā)生金屬性接地時(shí)，中性點(diǎn)的對(duì)地電位上升到相電壓，且與接地相原相電壓在相位上相反于是，非故障相A、C兩相的對(duì)地電壓 即 所若已知每相對(duì)地電容C及正常運(yùn)行時(shí)的相電壓或由上式可知，接地電流的值與網(wǎng)絡(luò)的電壓、頻率和每相對(duì)地電容有關(guān)，而每相對(duì)地電容與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)（電纜線路、線路）和線路的長(zhǎng)度有關(guān)，且隨一年四季地貌的變化而變化，通常這種接地電流可在幾安到幾十安或幾百安范圍內(nèi)變化，但總的來說，接地電流較負(fù)荷電流要小得多。各相對(duì)地電容是不容易計(jì)算的，式 失去了實(shí)際使用意義。線路 電纜線路U—l—電壓為U具有電聯(lián)系的線路長(zhǎng)度,當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過一定的阻抗接地，接地相對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，未接地相對(duì)地電壓大于相電壓而小于線電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，線電壓保持不變，接地電流要小一些。單相接地故障時(shí)，由于接地電流的存在，可能會(huì)在接地點(diǎn)形成電弧。當(dāng)接地電流不大時(shí)，接地電流過零值時(shí)，電弧將自行熄滅。在接地電流大于～A、小于30時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種時(shí)而熄滅時(shí)而復(fù)燃的間歇性電弧，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的電感和電容可能形成振蕩回路，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)過電壓，其幅值可達(dá)2.～3倍的相電壓，危及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的絕緣。若接地電流大于時(shí)，將產(chǎn)生穩(wěn)定電弧，此電弧的大小與接地電流成正比，從而形成持續(xù)的電弧接地。高溫的電弧可能損壞設(shè)備，甚至導(dǎo)致相間短路，尤其是在設(shè)備 。綜上所述，可得出在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于線電壓不變，用戶可繼續(xù)工作，提高了供電的可靠性。但為了防止由于接地點(diǎn)的電弧及其產(chǎn)生的過電壓，使系統(tǒng)由單相接地故障發(fā)展成為多相接地故障，引起事故擴(kuò)大，繼續(xù)運(yùn)行時(shí)間不得超過2h，并且加強(qiáng)監(jiān)視，在系統(tǒng)中必須裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，監(jiān)察裝置立即發(fā)出信號(hào)，通知值班 及時(shí)進(jìn)行處理由于非故障相對(duì)地電壓可升高到線電壓，所以在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，電氣設(shè)備和輸電線路的對(duì)地絕緣必須按線電壓考慮，從而增加了投資。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)由于不具備零序電流的流經(jīng)途徑，不會(huì)產(chǎn)生零序電流，所以對(duì)鄰近通信線路的干擾小。(注：三相電流的相量和不等于零，所產(chǎn)生的電流即為零序電流)3、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的適用范35kV及以下系統(tǒng)中，導(dǎo)體對(duì)地絕緣按線電壓設(shè)計(jì)，相對(duì)于按相電壓設(shè)計(jì)絕緣的投資增加不多，而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)又比較突出，所以采用中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式比較合適。又考慮到發(fā)生單相接地時(shí)接地電流的存在，接地電流太大會(huì)產(chǎn)生一定的危害，但是當(dāng)接地電流限制在下述范圍內(nèi)時(shí)電弧會(huì)自行熄滅。因此，目前我國(guó)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的適用范圍為：(3)額定電壓20～60kV系統(tǒng)，接地電流IC≤10A 表2- 發(fā)電機(jī)接地電流允許(二)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系1、消弧線圈的補(bǔ)償原升高為相電壓UC，并有電感電流IL通過消弧線圈和接地點(diǎn)，IL滯后于UC90°。由于(a)電路 (b)向量22、處仍有很小的電容電流流過，不過它已不致發(fā)生的間歇電(l)全補(bǔ)償 (2)欠補(bǔ)償若IL<IC,即 1 以致存在出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓的可（3）若IL>IC,即>3ωC時(shí)，（感抗小于容抗）接地處具有多余的電感性電流，稱為過補(bǔ)償。過補(bǔ)償方式可避免產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓，因此得到廣泛采用。但必須指出，在過補(bǔ)償運(yùn)行方式下，接地處將流過一定數(shù)值的電感性電流這一電流值 過規(guī)定值。否則，故障點(diǎn)的1)消弧線圈的構(gòu)止磁飽和，以得到一個(gè)較穩(wěn)定的電抗值補(bǔ)償電流與電壓成線性關(guān)系，并使消弧線 消弧線圈的構(gòu)造能保持有效的消弧作用。由于系統(tǒng)電容電 是隨系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化的，因此消弧線 (b)消弧線圈的分接的電抗值要隨系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化作相應(yīng)的1－線圈；2－有間隙的鐵芯；3－鐵軛2）消弧線圈的接 網(wǎng)絡(luò)中有接地存在，或者中性點(diǎn)的對(duì)地 消弧線圈的接線 44電網(wǎng)接地以后，消弧線圈的絕緣是薄弱環(huán)節(jié)之一，雖然線路總電容電老式手動(dòng)消弧線圈除需停電調(diào)分接頭外，也不能自 補(bǔ)償電網(wǎng)電據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，采用老式手動(dòng)消弧線圈補(bǔ)償?shù)碾娋W(wǎng)，單相接地發(fā)展成相短路的事故率在20％～40％之間，比采用自 補(bǔ)償電網(wǎng)高出3倍以上。此，現(xiàn)在新安裝的消弧線圈應(yīng)裝設(shè)自 補(bǔ)償?shù)南【€圈。這種新的智 型消弧線圈有很多優(yōu)點(diǎn)：1）能自動(dòng)電網(wǎng)參數(shù)變化，自動(dòng)調(diào)整其分接頭5、消弧線圈的容經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后，故障點(diǎn)流過的合成電流稱為殘余電流。殘余電流越小，即式中：S一消弧線圈的容量，千伏安UΨ—電力網(wǎng)的額定相電壓，千伏;1.35－系數(shù)(考慮計(jì)算誤差l.1,氣候影響系數(shù)1.05,過補(bǔ)償運(yùn)行系數(shù)1.1及電網(wǎng)發(fā)的儲(chǔ)備系數(shù)1.16、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)適用范中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，線電壓不變，可繼續(xù)供電2h，提高供電的可靠性。系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和輸電線路的對(duì)地 額定電壓為110～154kV7、消弧線圈的裝消弧線圈的裝設(shè)條件根據(jù)中性點(diǎn)接地方式確定。當(dāng)選擇消弧線圈的安裝位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。在任何運(yùn)行方式下，大部分電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補(bǔ)償。6～V電網(wǎng)中需裝設(shè)的消弧線圈應(yīng)由系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，分散布置。要盡量避免在電網(wǎng)中只安裝一臺(tái)消弧線圈或?qū)⒍嗯_(tái)消弧線圈集中安裝于一處。在發(fā)電廠中，小容量發(fā)電機(jī)組，當(dāng)單相接地電流大于5A時(shí)，一般采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式。對(duì)于大容量水輪發(fā)電機(jī)組和汽輪發(fā)電機(jī)組，也可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式，因接地電流較小，長(zhǎng)期以來運(yùn)行效果良好。發(fā)電機(jī)的消弧線圈可裝在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)上，也可裝在廠用變壓器的中性發(fā)電機(jī)為雙Y繞組且中性點(diǎn)分別引出時(shí)，僅在其中一個(gè)Y繞組的中性點(diǎn)上連接消弧線圈，而不能將消弧線圈同時(shí)連接在兩個(gè)Y繞組的中性點(diǎn)上，否則會(huì)將兩個(gè)中性點(diǎn)之間的電流互感器短路。同樣，對(duì)于雙軸機(jī)組，僅在其中一臺(tái)機(jī)組的中性點(diǎn)連接消弧線圈已足夠，因?yàn)殡p軸機(jī)組的線端已有電氣聯(lián)系。在變電站中，消弧線圈一般裝在變壓器的中性點(diǎn)上。當(dāng)兩臺(tái)變壓器合用一臺(tái)消弧線圈時(shí)，應(yīng)分別經(jīng)開關(guān)與變壓器中性點(diǎn)相連。正常運(yùn)行時(shí)只合其中一組開關(guān)，以避免在單相接地時(shí)發(fā)生虛幻接地現(xiàn)象。安裝在YN，d接線雙繞組變壓器或YN，YN，d接線三繞組變壓器中性點(diǎn)上的消弧線圈的容量，不應(yīng)超過變壓器三相總?cè)萘堪惭b在YN，y接線變壓器中性點(diǎn)上的消弧線圈的容量，不消弧線圈不應(yīng)裝在三相磁路互相獨(dú)立、零序阻抗甚大的y接線變壓器的中性點(diǎn)上(例如單相變壓器組如變壓器無中性點(diǎn)或中性點(diǎn)未引出，應(yīng)裝設(shè)接地變壓器。其容量應(yīng)與消弧線圈的容量相配合，并采用相同的時(shí)間起用條件：檢修工作票己收回；檢修時(shí)的臨時(shí)安全措施已全部拆除，恢復(fù)了固定安全設(shè)施；消弧線圈良好；根據(jù)接地信號(hào)指示，電網(wǎng)內(nèi)確起用操作起用連接消弧線圈的主變壓檢查消弧線圈分接頭確在所需工作位合上消弧線圈 開關(guān)，并檢查已合好檢查儀表與信號(hào)裝置工作正常，補(bǔ)償電流表指示在規(guī)定值停用條件:消弧線圈故障；消弧線圈檢修或更換分接頭；需停用消停用操作正常運(yùn)行需停用消弧線圈，只需拉開消弧線圈 開關(guān)即運(yùn)行中的變壓器與所帶的消弧線圈一起停電，則先拉開消弧線圈的開關(guān)，后停用變壓器。消弧線圈本身有故障需停用時(shí)，應(yīng)先斷開連接消弧線圈的變壓器各側(cè)斷路器，然后再拉開消弧線圈的開關(guān)。用開關(guān)停用有故障的消弧線圈。如下圖所示，消弧線圈L接于變壓器Tl的中性點(diǎn)運(yùn)行，若將L由其操作程序?yàn)椋合壤_開關(guān)QSl，后合上開關(guān)QS2。操作過程中，不可使L同時(shí)接于Tl和T2的中性點(diǎn)，更不能使L同時(shí)接9、消弧線圈的電網(wǎng)的調(diào)諧度、脫諧度及補(bǔ)償調(diào)諧度：是指流過消弧線圈的補(bǔ)償電感電流IL與電網(wǎng)接地脫諧度：電網(wǎng)全電容電流IC與流過消弧線圈的電感電流之差，與電網(wǎng)全電容電流Ic的比值，即消弧線圈允許運(yùn)行方在正常運(yùn)行方式下，消弧線圈經(jīng) 開關(guān)接入規(guī)定變壓器的中性點(diǎn)(如兩臺(tái)變壓正常運(yùn)行方式下，消弧線圈不得超過其銘牌額定參數(shù)運(yùn)行。當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)發(fā)生單接地時(shí)，消弧線圈繼續(xù)運(yùn)行時(shí)間不超過2h消弧線圈正常調(diào)諧值選擇選擇調(diào)諧值時(shí)，應(yīng)使電容電流IC過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償后，剩余電感電流或電容電流(即殘余電流ILIC有一定差值。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在正?；蚴鹿是闆r下，中性點(diǎn)位移電壓(即對(duì)地電壓)不超過下列數(shù)值：①補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，消弧線圈長(zhǎng)期運(yùn)行，中性點(diǎn)位移電壓不超過額定相電壓的允許補(bǔ)償方式：調(diào)節(jié)消弧線圈的匝數(shù)(即分接頭)，可以改變消弧線圈的式，只有在消弧線圈容量不足，不能滿足過補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，才可采用欠補(bǔ)償運(yùn)行方式，且操作必須遵守有關(guān)規(guī)定，不論正常情況下或運(yùn)行方式改變的情況下，改變消弧線圈運(yùn)行臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)相應(yīng)地改變繼續(xù)運(yùn)行中的消弧線圈分接頭位置，以滿足改變后運(yùn)行方式下的調(diào)諧電流值。10、消10、消弧線圈運(yùn)行中的注意事消弧線圈的投入或切除以及分接頭的變更由調(diào)度決定，不得私自處理；運(yùn)行中在正常情況下，將消弧線圈同時(shí)運(yùn)行在兩臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)。當(dāng)消弧線圈一臺(tái)變壓器切換到另一臺(tái)變壓器上時(shí)， 開關(guān)的操作應(yīng)遵循“先拉后合”的原則嚴(yán)禁在系統(tǒng)發(fā)生事故的情況下用開關(guān)投入或斷開消弧線圈，因?yàn)殚_關(guān)在以上現(xiàn)象說明消弧線圈已出現(xiàn)嚴(yán)重故障。如果此時(shí)存在著系統(tǒng)接地事故，則可拉開接 開關(guān)，應(yīng)作以下處理：①若有備用變壓器，則立即投入備用變壓器，止工作變壓器，斷開消弧線圈開關(guān)；②若有并聯(lián)工作變壓器，在考慮另一臺(tái)變壓器，11、消弧線圈的運(yùn)行監(jiān) 監(jiān)視中性點(diǎn)偏移電壓，應(yīng)不超過規(guī)定 12、消弧線圈運(yùn)行時(shí)的巡視檢消弧線圈運(yùn)行時(shí)，應(yīng)定期巡視檢查下列項(xiàng)目(3)套管 開關(guān)的絕緣子應(yīng)清潔，無破損、無裂紋，防爆門應(yīng)完好)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)無聲音，系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時(shí)，消弧線圈有“嗡嗡”聲但無雜音。(9)氣體繼電器內(nèi)無空氣，有空氣應(yīng)放13、消弧線圈的異常運(yùn)行及事故處(一)消弧線圈的異常運(yùn)行及處消弧線圈運(yùn)行時(shí)，發(fā)生下述缺陷之一者為消弧線圈發(fā)生異油位異油標(biāo)管內(nèi)的油面過低或看不見油位。造成油面過低的原因有：滲、漏油，修試 放油后未補(bǔ)油，天氣突然變冷，且原來油枕中油量不。接地線折斷或接觸不原因：接地線腐蝕或機(jī)械損傷斷線，接地線螺絲松動(dòng)造成接地不分接開關(guān)接觸不原因：消弧線圈多次調(diào)整匝數(shù)及檢修安裝不良，造成分接頭松動(dòng)，壓力不夠，使其接觸不良。消弧線圈 開關(guān)嚴(yán)重接觸不良或根本不接 處理上述缺陷時(shí)，應(yīng)確認(rèn)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行正常，無接地故障，在得到調(diào)度同意后，拉開消弧線圈 開關(guān)，再處理上述缺陷10、消弧線圈的事故處發(fā)生下述故障之一者，應(yīng)停用消弧線圈防爆門破裂向外噴油消弧線圈動(dòng)作(帶負(fù)荷運(yùn)行)后，上層油溫超過95℃，(5)套管放電或接地相連的變壓器，最后拉開消弧線圈的開關(guān)。嚴(yán)禁在系統(tǒng)開關(guān)進(jìn)行處理（三）中性點(diǎn)直接接地三相系會(huì)出現(xiàn)2.5～3倍相電壓大小的過電壓，危及整個(gè)接地的運(yùn)行方式已不能滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)運(yùn)行的要求。此時(shí)，可采用另一種中性點(diǎn)運(yùn)行方式—中性點(diǎn)直接接地。中性點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱，中性點(diǎn)沒有電流流過。中性點(diǎn)直接接地時(shí)，U=。發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓基本保持不變，仍為相電壓。由于單相接地時(shí)，接地相直接經(jīng)過地對(duì)電源構(gòu)成單相短接。由于電流很大，繼電保護(hù)裝置應(yīng)立即動(dòng)作于斷路器跳閘，迅速切除故障中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的特點(diǎn)發(fā)生單相接地短路時(shí)，中性點(diǎn)的電位近似等于零，非故障相的對(duì)地電壓接近于相電壓，系統(tǒng)中電氣設(shè)備和輸電線路的對(duì)地絕緣按承受相電壓設(shè)計(jì)，降低了造價(jià)。實(shí)踐證明，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的絕緣投資比采用不接地時(shí)低0％左右。電壓等級(jí)越高，節(jié)約投資的效益就越顯著。因此，目前我國(guó)中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式廣泛應(yīng)用于110及以上系統(tǒng)。發(fā)生單相短路時(shí)立即斷開故障線路，中斷對(duì)用戶的供電，降低了供電的可靠性。為了克服這一缺點(diǎn)，目前在中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，廣泛裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置。當(dāng)單相接地短路時(shí)，繼電保護(hù)裝置將故障回路斷路器迅速斷開，短時(shí)間內(nèi)，在自動(dòng)重合閘裝置作用下斷路器自動(dòng)合閘。如果單相接地故障是暫時(shí)性的，則線路接通后用戶恢復(fù)供電；如果單相接地故l章是性的，繼電保護(hù)裝置將再次斷開斷路器，自動(dòng)重合閘裝置不再動(dòng)作。單相接地短路時(shí)的短路電流很大，甚至可能超過三相短路電流的數(shù)值，因此必須選用較大容量的開關(guān)設(shè)備。由于單相接地電流很大，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓劇烈下降，嚴(yán)重時(shí)甚至可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了限制單相短路電流，通常只將系統(tǒng)中一部分變壓器的中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)阻抗接地。由于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時(shí)具備零序電流的流經(jīng)途徑，系統(tǒng)可能產(chǎn)生零序電流，從而產(chǎn)生零序磁