電力系統(tǒng)中性點接地方式研究.ppt

1、電網中性點接地方式如下：1 .110千伏及以上中性點接地方式；2.配電網中性點接地方式。110kV500kV系統(tǒng)應采用有效的接地方式，即零序與正序電抗之比(X0/X1)應為正且不大于3，零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)應為正且不大于1。110千伏和220千伏電網中的變壓器中性點直接接地，部分變壓器中性點通過間隙、避雷器接地或通過間隙與避雷器并聯(lián)接地。330千伏和500千伏系統(tǒng)中的變壓器中性點直接接地。為了限制電網的單相短路電流，110千伏及以上變壓器的中性點可以低電抗接地。110千伏及以上電網中性點接地方式，部分變壓器中性點不接地：為限制單相接地短路電流，防止通信干擾和繼電保護整定配置要求

2、，一臺變壓器中性點直接接地，其他變壓器中性點通過避雷器或保護間隙接地，或通過避雷器與保護間隙并聯(lián)接地。110千伏，220千伏變壓器中性點保護，金屬氧化物避雷器保護，避雷器型號：110千伏：y 1.5w-60/144 220千伏：y1.5w-144/320缺點：當發(fā)生單相接地和接地損失故障時，過電壓容易損壞或爆炸避雷器。桿間隙參數(shù)：間隙結構：1216不銹鋼桿，末端為半球形頭；間隙距離：110千伏和220千伏變壓器分別選用105115毫米和255300毫米。缺點：分體安裝，距離調整不準確，同心度差，放電后電弧燒蝕電極；在雷電沖擊下，會產生截止波，威脅設備的絕緣安全；保護間隙本身不能滅弧，需要繼電保

3、護切斷電弧，導致繼電保護誤動。棒間間隙保護。缺點：避雷器保護等級、棒間隙動作特性和變壓器中性點絕緣等級之間的配合要求非常嚴格，難以實現(xiàn)。避雷器與間隙保護并聯(lián)，變壓器中性點保護的發(fā)展：復合間隙可控間隙，復合間隙結構圖，復合間隙，結構設計及優(yōu)點：復合絕緣子作為機械支撐，高低壓電極固定在絕緣子兩端，間隙電極為爪形。放電電極和電弧電極分離；它具有同心度好、定距準確、安裝調試方便、抗燒蝕能力強、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點，克服了分裂安裝棒之間間隙的固有缺陷，更適用于變壓器中性點保護。復合間隙保護原理：(1)在雷電過電壓作用下，間隙應擊穿保護變壓器中性點的絕緣，其雷電沖擊放電電壓應與變壓器中性點的雷電沖擊耐受水平

4、相協(xié)調。(2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性絕緣能承受故障引起的過電壓，間隙不應擊穿，以免繼電保護誤動；當系統(tǒng)發(fā)生單相接地且中性點不接地時，或當由于不完全相運行和諧振故障導致工頻過電壓超過一定幅度時，間隙應斷開以鉗制系統(tǒng)中性點并限制變壓器中性點的過電壓。(3)為防止雷電侵入波引起的誤操作，建議將變壓器中性點零序電流和電壓保護的整定時間從電流0.30.5秒延長至0.8秒，一次側電流為50100A。復合間隙，通過雷電沖擊和工頻放電試驗，選擇復合間隙的各組成參數(shù)。復合絕緣子35kV，110kV等級爪形電極14-75，直徑14毫米，夾角75。間隙距離為110千伏、110千伏、7010毫米、220千伏、2

5、40280毫米；保護原理：可控間隙與避雷器并聯(lián)使用。在雷電和暫態(tài)過電壓下，過電壓受到避雷器動作的限制，可控間隙不應運行。當單相接地(無接地損失)故障時可控間隙、可控間隙與避雷器并聯(lián)保護原理圖、電容器均壓電路、結論、放電電極和電弧電極在復合間隙中分離；它具有同心度好、定距準確、安裝調試方便、抗燒蝕能力強、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點，克服了分裂安裝棒之間間隙的固有缺陷，更適用于變壓器中性點保護。為防止雷電侵入波造成誤操作，建議將變壓器中性點零序電流和電壓保護的整定時間從0.30.5秒延長至0.8秒，一次側電流為50100A。該產品獲得了國家實用新型專利(專利號ZL 200520000584.9)。結論：可

6、控間隙有效解決了間隙、避雷器和帶避雷器棒間隙并聯(lián)保護存在的問題；可控間隙與避雷器并聯(lián)可有效保護變壓器中性點。該產品已獲國家實用新型專利，發(fā)明專利正在審批中。配電網中性點接地方式，中性點經消弧線圈接地，中性點經低電阻接地，中性點經消弧線圈并聯(lián)電阻接地，中性點接地方式主要用于電容電流不超過10A的配電網。優(yōu)點：故障時可連續(xù)運行兩小時，供電可靠性高。當發(fā)生單相接地故障時，流經故障點的電流為容性電流，階躍電壓和接觸電壓較低，對信息系統(tǒng)的干擾很小。缺點當電網發(fā)生單相接地故障時，仍有可能產生間歇性電弧接地過電壓，進而發(fā)展為相間短路故障，導致事故擴大。中性點不接地，當電網電容電流大于10A時，應使用消弧線圈

7、接地。優(yōu)點：補償電容電流，減緩恢復電壓的上升速度，有利于熄滅接地電弧，降低間歇性電弧接地過電壓的概率，使大多數(shù)暫態(tài)接地故障自動消失。消弧線圈的電感遠小于電磁電壓互感器的勵磁電抗，并且兩者并聯(lián)，可以抑制電磁電壓互感器飽和引起的鐵磁諧振。中性點通過消弧線圈接地。缺點：當消弧線圈接近全補償運行時，中性點位移電壓將被放大，出現(xiàn)“不真實接地”現(xiàn)象。消弧線圈接地只能降低電弧接地過電壓的概率，但不能完全消除電弧接地過電壓。單相接地故障選線的準確性較低。中性點經消弧線圈接地，配電網中性點經電阻接地分為高阻接地和低阻接地。接地點的電阻電流范圍如下：中性點經電阻接地，中性點經電阻接地，電容電流小于10A。為了限制

8、暫態(tài)過電壓，實現(xiàn)單相接地故障的準確選線，中性點應采用高阻接地。間歇性弧光接地過電壓和各種諧振過電壓可被抑制和衰減，過電壓倍數(shù)可降至3.0 p.u以下。零序有功分量法可實現(xiàn)單相接地故障的精確選線。高電阻接地、純電纜網絡或電纜型電網，中性點可以低電阻接地，這不適用于架空網絡或架空電纜混合網絡。它可以降低暫態(tài)過電壓，將過電壓倍數(shù)降低到2.5p.u以下.單相接地故障線路可以快速切斷。低電阻接地和中性點經消弧線圈并聯(lián)電阻接地充分發(fā)揮消弧線圈補償電容電流和中性點電阻釋放線路剩余電荷的優(yōu)勢，可有效限制暫態(tài)過電壓，實現(xiàn)單相接地故障選線的準確。中性點通過電弧接地中性點經消弧線圈并聯(lián)電阻接地，消弧線圈基于自動可調

9、消弧線圈，并聯(lián)中性點接地電阻，實現(xiàn)補償電容電流、降低過電壓水平、實現(xiàn)單相接地故障選線的功能。根據(jù)電網的正常運行和電網的單相永久接地故障，分別介紹了中性點接地方式的運行控制策略。電網正常運行時，中性點與消弧線圈和接地電阻長時間連接，充分發(fā)揮中性點接地電阻抑制諧振過電壓的作用。如果裝置采用預調節(jié)模式，將實時跟蹤電網參數(shù)的變化。當需要調整時，控制器會發(fā)出指令自動調整消弧線圈的檔位，以保證消弧線圈始終工作在剩余電流最小的最佳工作點，等待電網接地故障的發(fā)生。如果采用跟蹤調節(jié)方式，該裝置只需實時跟蹤電網參數(shù)的變化，不需要實時調節(jié)消弧線圈的檔位，而是在故障時快速將消弧線圈的檔位調節(jié)到最佳補償檔位。電網運行正

10、常。如果故障是永久性單相接地故障，應進行故障選線。中性點接地電阻的連接將有利于釋放滅弧和重燃過程中積累的多余電荷，大大限制電弧接地過電壓的幅值。中性點接地電阻的消除使控制器能夠獲得足夠的故障選線信息，便于快速選線判斷。線路選擇后，可發(fā)出報警信號或跳閘相應的斷路器，使故障線路跳閘。電網發(fā)生單相永久性接地故障，配電網常見的過電壓主要有以下幾種：線性諧振過電壓、間歇性電弧接地過電壓、鐵磁諧振過電壓，包括斷線諧振過電壓和PT飽和過電壓。分析了抑制電網過電壓的機理。電網中無鐵芯電感元件串聯(lián)諧振引起的過電壓(如輸電線路電感、變壓器漏電感等)。)或具有勵磁特性接近線性的鐵芯的電感元件(如消弧線圈等。)和電網

11、中的電容元件(例如線對地電容等)。)電網中不對稱電壓作用下的過電壓稱為電網的線性諧振過電壓。電網中線性諧振過電壓最常見的表現(xiàn)形式是中性點電壓的位移。在DL/T620-1997交流電氣設備過電壓保護和絕緣配合工業(yè)規(guī)范中，中性點位移電壓值明確要求如下：“對于消弧線圈接地系統(tǒng)，在正常運行情況下，中性點的長期電壓位移不應超過系統(tǒng)額定相電壓的15%?！本€性諧振過電壓抑制效果分析表明，電網正常運行時，通過消弧線圈接地的電網零序等效電路為串聯(lián)諧振電路，如下圖所示，其中L和gL分別為消弧線圈的電感和等效電導。c和g是電網對地的電容和泄漏電導；Uun是不對稱電壓。中性點位移電壓由右圖得到：D電網的阻尼率，V電網

12、的失諧度，正常絕緣架空電網的漏電電導G不超過對地電容的3%5%，電纜網的漏電電導G不超過對地電容的2%4%，消弧線圈的等效電導約為電抗值的1.5% 2.0%；架空線的不對稱電壓一般為相電壓的0.5%-1.5%，有些可達2.5%以上。當電網通過消弧線圈接地時，當UUT=2.5%，d=5%，接地剩余電流為5A時，不同電網的中性點位移電壓Uo如下：(1)通過分析線性諧振的限制效應電網線性諧振的限制效應分析電力系統(tǒng)中的電容器和電感元件都是儲能元件。當運行和故障改變電網的工作狀態(tài)時，就會發(fā)生振蕩過渡過程。在這個過程中，因為存儲在電感元件中的磁場能量將在某個時刻被轉換成電場能量并存儲在電容元件中，所以將產

13、生數(shù)倍于電源電壓的瞬態(tài)過電壓，即所謂的操作過電壓，其能量來自電力系統(tǒng)本身。因此，這種過電壓的幅值大致與系統(tǒng)的額定電壓成正比，過電壓值通常用系統(tǒng)最大工作相電壓幅值的倍數(shù)來表示。間歇性電弧接地過電壓的抑制，與操作過電壓與電氣設備的特性、系統(tǒng)結構、運行參數(shù)、運行或故障形式等因素有關，并具有明顯的隨機性。在中性點非有效接地電網中，最常見的操作過電壓是間歇性電弧接地過電壓，也稱為電弧接地過電壓。當接地故障電流每次自然過零時，接地電弧將有一個短的滅弧時間。當電弧通道的恢復電壓大于其中等恢復強度時，電弧將重新點燃。間歇性電弧接地過電壓，如果接地電流值很大且電弧路徑很自由，可以認為電弧是穩(wěn)定燃燒的；電流值很小

14、，電弧路徑的絕緣強度恢復很快，電弧很難重燃，臨時滅弧可以變成永久滅弧；當它不太大或太小時，會形成間歇性電弧接地。間歇性電弧引起電網運行的反復變化，導致電網中電感和電容電路的電磁振蕩。暫態(tài)過渡過程發(fā)生在非故障相、故障相和中性點，然后發(fā)生過電壓。這是間歇性電弧接地過電壓，也稱為電弧接地過電壓。嚴重的電弧接地過電壓是由于電網中能量的不斷積累造成的。通過在電網中性點安裝適當大小的漏電電阻，可以從根本上解決間歇性電弧接地過電壓的產生機理。從限制過電壓的角度來看，在從引弧到消弧的過程中，如果在消弧后的半個工頻周期內，電網中積累的多余電荷能夠通過電阻泄漏，那么中性點位移電壓將幾乎為零，不會引起高幅值過電壓。

15、同時，接地電阻的存在大大降低了故障相恢復電壓的上升速度，降低了電弧重燃的可能性。中性點經消弧線圈與電阻并聯(lián)接地，可有效抑制間歇性電弧接地引起的電弧接地過電壓。間歇性弧光接地過電壓的抑制機理，通過對中性點不接地系統(tǒng)、消弧線圈接地、高阻接地和中性點經消弧線圈并聯(lián)電阻接地等不同接地方式下弧光接地過電壓的理論分析和詳細的數(shù)值計算，證明中性點經消弧線圈并聯(lián)電阻接地可以有效地實現(xiàn)弧光接地過電壓，并得出以下結論：與中性點經高阻接地和消弧線圈接地相比，弧光接地過電壓的幅值可以進一步減小。間歇性電弧接地過電壓的抑制作用，當中性點由消弧線圈并聯(lián)接地時，當消弧線圈工作在接近全補償時，電感電流補償電網的接地電容電流，使接地電弧容易熄滅；剩余電流過零滅弧后，可以降低故障相恢復電壓的初速度和幅值，避免接地電弧的重燃。此時，即使發(fā)生電弧接地，過電壓幅值也會大大降低。通過將中性點與消弧線圈并聯(lián)接地，電弧接地過電壓從中性點不接地時的4.924p.u降低到2.553p.u。中性點接地時間歇電弧接地過電壓的抑制作用間歇電弧接地過電壓的抑制作用，在電力系統(tǒng)的振蕩電路中，幅度較大的連續(xù)過電壓，即鐵磁諧振過電壓，往往是由于鐵心電感飽和而激發(fā)的。35kV以下配電網存在兩種典型的鐵磁諧振過電壓，即斷線諧振引起的過電壓和PT飽和引起的過電壓，統(tǒng)稱為