電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式研究.ppt

1、電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式如下：1 .110千伏及以上中性點(diǎn)接地方式；2.配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式。110kV500kV系統(tǒng)應(yīng)采用有效的接地方式，即零序與正序電抗之比(X0/X1)應(yīng)為正且不大于3，零序電阻與正序電抗之比(R0/X1)應(yīng)為正且不大于1。110千伏和220千伏電網(wǎng)中的變壓器中性點(diǎn)直接接地，部分變壓器中性點(diǎn)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(diǎn)直接接地。為了限制電網(wǎng)的單相短路電流，110千伏及以上變壓器的中性點(diǎn)可以低電抗接地。110千伏及以上電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，部分變壓器中性點(diǎn)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(hù)整定配置要求

2、，一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)直接接地，其他變壓器中性點(diǎn)通過避雷器或保護(hù)間隙接地，或通過避雷器與保護(hù)間隙并聯(lián)接地。110千伏，220千伏變壓器中性點(diǎn)保護(hù)，金屬氧化物避雷器保護(hù)，避雷器型號：110千伏：y 1.5w-60/144 220千伏：y1.5w-144/320缺點(diǎn)：當(dāng)發(fā)生單相接地和接地?fù)p失故障時(shí)，過電壓容易損壞或爆炸避雷器。桿間隙參數(shù)：間隙結(jié)構(gòu)：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(diǎn)：分體安裝，距離調(diào)整不準(zhǔn)確，同心度差，放電后電弧燒蝕電極；在雷電沖擊下，會(huì)產(chǎn)生截止波，威脅設(shè)備的絕緣安全；保護(hù)間隙本身不能滅弧，需要繼電保

3、護(hù)切斷電弧，導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)。棒間間隙保護(hù)。缺點(diǎn)：避雷器保護(hù)等級、棒間隙動(dòng)作特性和變壓器中性點(diǎn)絕緣等級之間的配合要求非常嚴(yán)格，難以實(shí)現(xiàn)。避雷器與間隙保護(hù)并聯(lián)，變壓器中性點(diǎn)保護(hù)的發(fā)展：復(fù)合間隙可控間隙，復(fù)合間隙結(jié)構(gòu)圖，復(fù)合間隙，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)點(diǎn)：復(fù)合絕緣子作為機(jī)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(zhǔn)確、安裝調(diào)試方便、抗燒蝕能力強(qiáng)、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)保護(hù)。復(fù)合間隙保護(hù)原理：(1)在雷電過電壓作用下，間隙應(yīng)擊穿保護(hù)變壓器中性點(diǎn)的絕緣，其雷電沖擊放電電壓應(yīng)與變壓器中性點(diǎn)的雷電沖擊耐受水平

4、相協(xié)調(diào)。(2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性絕緣能承受故障引起的過電壓，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)不接地時(shí)，或當(dāng)由于不完全相運(yùn)行和諧振故障導(dǎo)致工頻過電壓超過一定幅度時(shí)，間隙應(yīng)斷開以鉗制系統(tǒng)中性點(diǎn)并限制變壓器中性點(diǎn)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(diǎn)零序電流和電壓保護(hù)的整定時(shí)間從電流0.30.5秒延長至0.8秒，一次側(cè)電流為50100A。復(fù)合間隙，通過雷電沖擊和工頻放電試驗(yàn)，選擇復(fù)合間隙的各組成參數(shù)。復(fù)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(hù)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(dòng)作的限制，可控間隙不應(yīng)運(yùn)行。當(dāng)單相接地(無接地?fù)p失)故障時(shí)可控間隙、可控間隙與避雷器并聯(lián)保護(hù)原理圖、電容器均壓電路、結(jié)論、放電電極和電弧電極在復(fù)合間隙中分離；它具有同心度好、定距準(zhǔn)確、安裝調(diào)試方便、抗燒蝕能力強(qiáng)、放電電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)保護(hù)。為防止雷電侵入波造成誤操作，建議將變壓器中性點(diǎn)零序電流和電壓保護(hù)的整定時(shí)間從0.30.5秒延長至0.8秒，一次側(cè)電流為50100A。該產(chǎn)品獲得了國家實(shí)用新型專利(專利號ZL 200520000584.9)。結(jié)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(hù)存在的問題；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)品已獲國家實(shí)用新型專利，發(fā)明專利正在審批中。配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，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)消弧線圈并聯(lián)電阻接地，中性點(diǎn)接地方式主要用于電容電流不超過10A的配電網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：故障時(shí)可連續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)，供電可靠性高。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)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(diǎn)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，仍有可能產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓，進(jìn)而發(fā)展為相間短路故障，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。中性點(diǎn)不接地，當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于10A時(shí)，應(yīng)使用消弧線圈

7、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(dòng)消失。消弧線圈的電感遠(yuǎn)小于電磁電壓互感器的勵(lì)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(diǎn)通過消弧線圈接地。缺點(diǎn)：當(dāng)消弧線圈接近全補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓將被放大，出現(xiàn)“不真實(shí)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(zhǔn)確性較低。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地分為高阻接地和低阻接地。接地點(diǎn)的電阻電流范圍如下：中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，電容電流小于10A。為了限制

8、暫態(tài)過電壓，實(shí)現(xiàn)單相接地故障的準(zhǔn)確選線，中性點(diǎn)應(yīng)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(shí)現(xiàn)單相接地故障的精確選線。高電阻接地、純電纜網(wǎng)絡(luò)或電纜型電網(wǎng)，中性點(diǎn)可以低電阻接地，這不適用于架空網(wǎng)絡(luò)或架空電纜混合網(wǎng)絡(luò)。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(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地充分發(fā)揮消弧線圈補(bǔ)償電容電流和中性點(diǎn)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(shí)現(xiàn)單相接地故障選線的準(zhǔn)確。中性點(diǎn)通過電弧接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地，消弧線圈基于自動(dòng)可調(diào)

9、消弧線圈，并聯(lián)中性點(diǎn)接地電阻，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電容電流、降低過電壓水平、實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線的功能。根據(jù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行和電網(wǎng)的單相永久接地故障，分別介紹了中性點(diǎn)接地方式的運(yùn)行控制策略。電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)與消弧線圈和接地電阻長時(shí)間連接，充分發(fā)揮中性點(diǎn)接地電阻抑制諧振過電壓的作用。如果裝置采用預(yù)調(diào)節(jié)模式，將實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化。當(dāng)需要調(diào)整時(shí)，控制器會(huì)發(fā)出指令自動(dòng)調(diào)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(diǎn)，等待電網(wǎng)接地故障的發(fā)生。如果采用跟蹤調(diào)節(jié)方式，該裝置只需實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)參數(shù)的變化，不需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的檔位，而是在故障時(shí)快速將消弧線圈的檔位調(diào)節(jié)到最佳補(bǔ)償檔位。電網(wǎng)運(yùn)行正

10、常。如果故障是永久性單相接地故障，應(yīng)進(jìn)行故障選線。中性點(diǎn)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(diǎn)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(bào)警信號或跳閘相應(yīng)的斷路器，使故障線路跳閘。電網(wǎng)發(fā)生單相永久性接地故障，配電網(wǎng)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(wǎng)過電壓的機(jī)理。電網(wǎng)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(lì)磁特性接近線性的鐵芯的電感元件(如消弧線圈等。)和電網(wǎng)

11、中的電容元件(例如線對地電容等)。)電網(wǎng)中不對稱電壓作用下的過電壓稱為電網(wǎng)的線性諧振過電壓。電網(wǎng)中線性諧振過電壓最常見的表現(xiàn)形式是中性點(diǎn)電壓的位移。在DL/T620-1997交流電氣設(shè)備過電壓保護(hù)和絕緣配合工業(yè)規(guī)范中，中性點(diǎn)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(yùn)行情況下，中性點(diǎn)的長期電壓位移不應(yīng)超過系統(tǒng)額定相電壓的15%。”線性諧振過電壓抑制效果分析表明，電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過消弧線圈接地的電網(wǎng)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(dǎo)。c和g是電網(wǎng)對地的電容和泄漏電導(dǎo)；Uun是不對稱電壓。中性點(diǎn)位移電壓由右圖得到：D電網(wǎng)的阻尼率，V電網(wǎng)

12、的失諧度，正常絕緣架空電網(wǎng)的漏電電導(dǎo)G不超過對地電容的3%5%，電纜網(wǎng)的漏電電導(dǎo)G不超過對地電容的2%4%，消弧線圈的等效電導(dǎo)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(dá)2.5%以上。當(dāng)電網(wǎng)通過消弧線圈接地時(shí)，當(dāng)UUT=2.5%，d=5%，接地剩余電流為5A時(shí)，不同電網(wǎng)的中性點(diǎn)位移電壓Uo如下：(1)通過分析線性諧振的限制效應(yīng)電網(wǎng)線性諧振的限制效應(yīng)分析電力系統(tǒng)中的電容器和電感元件都是儲(chǔ)能元件。當(dāng)運(yùn)行和故障改變電網(wǎng)的工作狀態(tài)時(shí)，就會(huì)發(fā)生振蕩過渡過程。在這個(gè)過程中，因?yàn)榇鎯?chǔ)在電感元件中的磁場能量將在某個(gè)時(shí)刻被轉(zhuǎn)換成電場能量并存儲(chǔ)在電容元件中，所以將產(chǎn)

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(shè)備的特性、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行或故障形式等因素有關(guān)，并具有明顯的隨機(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(dāng)接地故障電流每次自然過零時(shí)，接地電弧將有一個(gè)短的滅弧時(shí)間。當(dāng)電弧通道的恢復(fù)電壓大于其中等恢復(fù)強(qiáng)度時(shí)，電弧將重新點(diǎn)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(rèn)為電弧是穩(wěn)定燃燒的；電流值很小

14、，電弧路徑的絕緣強(qiáng)度恢復(fù)很快，電弧很難重燃，臨時(shí)滅弧可以變成永久滅弧；當(dāng)它不太大或太小時(shí)，會(huì)形成間歇性電弧接地。間歇性電弧引起電網(wǎng)運(yùn)行的反復(fù)變化，導(dǎo)致電網(wǎng)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(diǎn)，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(yán)重的電弧接地過電壓是由于電網(wǎng)中能量的不斷積累造成的。通過在電網(wǎng)中性點(diǎn)安裝適當(dāng)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(chǎn)生機(jī)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(gè)工頻周期內(nèi)，電網(wǎng)中積累的多余電荷能夠通過電阻泄漏，那么中性點(diǎn)位移電壓將幾乎為零，不會(huì)引起高幅值過電壓。

15、同時(shí)，接地電阻的存在大大降低了故障相恢復(fù)電壓的上升速度，降低了電弧重燃的可能性。中性點(diǎn)經(jīng)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(jī)理，通過對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)、消弧線圈接地、高阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)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(xì)的數(shù)值計(jì)算，證明中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈并聯(lián)電阻接地可以有效地實(shí)現(xiàn)弧光接地過電壓，并得出以下結(jié)論：與中性點(diǎn)經(jīng)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(jìn)一步減小。間歇性電弧接地過電壓的抑制作用，當(dāng)中性點(diǎn)由消弧線圈并聯(lián)接地時(shí)，當(dāng)消弧線圈工作在接近全補(bǔ)償時(shí)，電感電流補(bǔ)償電網(wǎng)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(fù)電壓的初速度和幅值，避免接地電弧的重燃。此時(shí)，即使發(fā)生電弧接地，過電壓幅值也會(huì)大大降低。通過將中性點(diǎn)與消弧線圈并聯(lián)接地，電弧接地過電壓從中性點(diǎn)不接地時(shí)的4.924p.u降低到2.553p.u。中性點(diǎn)接地時(shí)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(wǎng)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