第一篇：配電網(wǎng)中性點接地方式的選擇

配電網(wǎng)中性點接地方式的選擇

隨著城市電網(wǎng)的不斷發(fā)展，電纜在我國許多城市電網(wǎng)中的使用率越采越高，許多公用變電站的出線已大部分或全部改成電纜線路，電纜線路的大量應用在提高配電網(wǎng)供電可靠性的同時也帶來了新問題，即電力系統(tǒng)電容電流的不斷增長，如實測的某城市配電網(wǎng)電容電流高達200A以上，如此大的電容電流將嚴重危及配電設(shè)備的安全運行。本文比較了中性點經(jīng)小電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地的優(yōu)缺點，分析了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓器連接組別對中性點接地方式的影響，針對接地電阻阻值的選擇、安裝位置以及消弧線圈補償形式的優(yōu)化提出了新觀點。

中性點接地方式的現(xiàn)狀

長期以來解決電纜導致電力系統(tǒng)電容電流過大的問題主要有兩種方法，即中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)小電阻接地。

20世紀80年代以前，我國在35kV配電網(wǎng)中大多采用經(jīng)消弧線圈接地方式，最近十幾年以來陸續(xù)有城市采用小電阻接地方式，如上海、天津；這兩種接地方式在10kV配電網(wǎng)中均有應用。

實際上，究竟采用哪一種方式在我國的理論界和工程界中也存在著分歧。文規(guī)定：“3—10kV架空線、35kV、66kV系統(tǒng)，單相接地故障電容電流超過10A，或3—10kV電纜線路系統(tǒng)單相接地故障電容電流超過30A時，應采用消弧線圈接地方式”；同樣文中還有這樣的規(guī)定：“6—35kV主要由電纜線路構(gòu)成的送、配電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較大時，可采用低電阻接地方式，但應考慮供電可靠性要求、故障時瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對電氣設(shè)備的影響、對通信的影響和繼電保護技術(shù)的要求以及本地的運行經(jīng)驗等”、“16kV和10kV配電系統(tǒng)以及發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較小時，為防止諧振、間歇性電弧接地過電壓等對設(shè)備的損害，可采用高電阻接地方式”。文規(guī)定：“35kV、10kV城網(wǎng)中以電纜為主的電網(wǎng)，必要時可采用中性點經(jīng)小電阻或中電阻接地，確定中性點接地方式時，必須全面研究供電可靠性、健全相工頻電壓升高、對通訊線路的干擾影響、繼電保護的靈敏度和選擇性等方面”。從這兩個標準的規(guī)定來看，兩種接地方面均可采用，具體采用哪一種應根據(jù)各地實際情況選擇，標準針對10kV架空線系統(tǒng)和電纜系統(tǒng)給也了兩個限值10A和30A,但對于實際電網(wǎng)中最為常見的混合系統(tǒng)沒有做出明確規(guī)定。

小電阻接地方式與消弧線圈接地方式的比較

傳統(tǒng)理論認為中性點經(jīng)小電阻接地方式有以下優(yōu)點：單相接地時，健全相電壓升高接續(xù)時間短對設(shè)備絕緣等級要求較低，一次設(shè)備的耐壓水平可按相電壓來選擇；單相接地時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，可比較容易地切除接地線路。但同時也存在以下缺點：由于接地點的電流較大，零序保護如動作不及時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障的發(fā)生；永久及非永久性的單相接地線路的跳閘次數(shù)均明顯增加。例如，根據(jù)深圳供電局梅林變電站的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，該站改造為中性點經(jīng)小電阻接地之前的兩年中10kV線路共跳閘53次，改造后的三年中10kV線路共跳閘136次。

中性點經(jīng)消弧線圈接地方式有以下優(yōu)點：單相接地時，由于消弧線圈的電感電流可抵消接地點流過的電容電流，使流過接地點的電流較小，可帶單地故障運行2h。對于配電網(wǎng)中日益增加的電纜饋電回路，雖然接地故障的發(fā)生概率有上升的趨勢，但因接地電容電流得到補償，所以單相接地故障并不會發(fā)展為相間故障!但采用該種接地方式時，系統(tǒng)有可能因運行方式改變造成欠補償從而引發(fā)諧振過電壓。目前運行在配電網(wǎng)中的消弧線圈的結(jié)構(gòu)多為手動調(diào)匝，必須退出運行才能調(diào)整，且在線實時檢測電網(wǎng)單相接地電容電流的設(shè)備很少，因此消弧線圈在運行中不能根據(jù)電容電流的變化及時地進行調(diào)節(jié)，不能很好地起到補償作用。青島電網(wǎng)內(nèi)一電容電流水平較高的35kV系統(tǒng)依靠6臺消弧線圈補償，自2000年初至2003年7月共發(fā)生單相接地故障24次，其中發(fā)展成永久性跳閘事故的有15次。

中性點經(jīng)小電阻接地時，原則上一個配電網(wǎng)中只能有一個接地點，否則會導致零序電流過大，進而損壞設(shè)備或使保護失去選擇性：中性點經(jīng)消弧線圈接地時，接地點的數(shù)目標不受獎限制，可在該系統(tǒng)電源側(cè)只設(shè)置一臺消弧線圈接地來進行集中補償，也可在負荷側(cè)公用變電站的高壓側(cè)設(shè)置多臺消弧線圈來進行分散補償，或者均采用。電容電流的估算

選擇某系統(tǒng)的中性點接地方式時，應先了解該系統(tǒng)的電容電流大小，計算電容電流大小的方法有直接試驗法、間接試驗法、精確計算法、圖表估算法、經(jīng)驗估算法等。最簡單方便的是經(jīng)驗估算法，即根據(jù)經(jīng)驗公式和本系統(tǒng)內(nèi)架空線路和電纜線路的長度粗略估算電容電流 IC=(I+k)∑icn(1)式中IC為系統(tǒng)電容電流之和；k為由配電設(shè)備造成的電網(wǎng)電容電流的增加百分比，對于10kV系統(tǒng)取16％、對于35kV系統(tǒng)取13％；∑icn 為架空線路和電纜單相接地的電容電流之和，任一線路的單相接地電容電流icn為 icn=KUeL(2)式中Ue為線路額定電壓，kV；L為線路長度，km；K為經(jīng)驗系數(shù)，如計算線路為架空線路，有、無避雷線時K分別取為0．0033、0．0027(木桿塔、金屬或水泥桿塔時再增大10％—12％)，計算線路為電纜線路時，K的計算公式為：K=(95+1．44S)/（2200+0．23S)，S為電纜芯線截面積，mm2。

根據(jù)式(1)、(2)可容易地計算出電容電流，對于10kV配電網(wǎng)，如電纜線路超過16km，電容電流將超過29．7A。考慮到一般10kV系統(tǒng)一段母線上的出線不多于6回，可得到如下結(jié)論：在負荷密度較大、供電半徑較小的城市10kV配電網(wǎng)中，可采用10kV母線分列運行的方式將電容電流限制在30A以下，從而可采用投資較小的中性點不接地運行方式。而對于35kV配電網(wǎng)而言，一旦電纜線路超過2km，電容電流就會超過30A。

需說明的是，電纜線路的電容電流可由試驗得到的三相電容值計算得到，而電纜的三相電容值測試是交接試驗中的常規(guī)項目。因此計算K的經(jīng)驗公式僅供參考。變壓器連接組別對中性點接地方式的影響變壓器連接組別對中性點接地方式的影響很大。主變壓器繞組的連接組別主要有△、Y0兩種。對于10kV配電網(wǎng)，由于受客觀條件的限制只能采取集中設(shè)置中性點接地裝置的模式。對于35kV配電網(wǎng)，根據(jù)電源側(cè)變壓器二次線圈和負荷側(cè)變壓器一次線圈的不同連接組別，可列出如下常見的幾種組合形式：

(1)△-Yn(不是表示某臺變壓器的連接組別，而是表示某線路兩端變壓器連接組別的配合，下同)：采用經(jīng)小電阻接地或消弧線圈集中補償?shù)慕拥胤绞綍r都必須采用專用的接地變制造一個中性點，也可借助于二次變電站的一次線圈側(cè)引出的中性點而采用消弧線圈分散補償接地方式。

(2)△-△：經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)小電阻接地都必須借助接地變，因此只能選擇集中接地模式。(3)Y0-△：這是一種非常適合采用集中設(shè)置接地的情況，可經(jīng)消弧線圈接地也可經(jīng)小電阻接地，但并不適用于分散補償?shù)慕拥啬Ｊ健?/p>

(4)Y0-Y0：這是一種最為靈活的組合形式，理論上經(jīng)小電阻接地、消弧線圈集中補償及消弧經(jīng)線圈分散補償均可采用。但實際配電網(wǎng)中由于受變壓器連接組別的限制，很少出現(xiàn)這種組合形式。有些地區(qū)為了應用這種組合形式，對35KV主變壓器采取了特殊的Y0／Y0/△連接組別，其中的△繞組是平衡繞組，僅用于提供三次諧波電流通道。

采用中性點經(jīng)小電阻接地方式時應注意的問題

(1)一次設(shè)備絕緣水平的選擇。中性點經(jīng)小電阻接地后，由于發(fā)生單相接地時非故障相的工頻電壓升高值較小，且故障切除時間較短，因此廣州、北京的部分電網(wǎng)選用了相電壓水平的產(chǎn)品，如電纜、避雷器等，運行情況良好。而上海供電公司仍按照中性點不接地方式選擇設(shè)備，認為即使采用小電阻接地，暫態(tài)過是壓也可能達到相電壓峰值的2．5倍。

(2)零序電流水平和接地電阻的選擇。IEEEl43標準規(guī)定，15K及以下的低電阻接地方式電網(wǎng)中工業(yè)設(shè)施的接地故障電流應限制在400A以下：上海的35KV配電網(wǎng)將零序電流限制在2KA或1KA以下，天津的35KV配電網(wǎng)將零序電流限制在1．3KA以下。一般來說，中性點電阻可按如下公式選擇：R=UP／(2—3)IC(3)式中R為中性點電阻，Ω；UP為系統(tǒng)相電壓，V；IC為系統(tǒng)單相接地時的電容電流，A。實際上由式(3)計算出來的中性點電阻值是一個滿足繼電保護裝置動作要求的最大值，實際應用時可選擇為比計算值稍大的數(shù)值。上海電網(wǎng)的實際經(jīng)驗表明，選擇較高的接地電流水平有利于使整定值躲過區(qū)外單相接地故障時由電流互感器和零序濾過器誤差所引起的不平衡電流且有助于零序電流保護各級之間的配合，及滿足高電阻接地時動作靈敏系數(shù)的要求。中性點電阻值如選擇得過低，將造成兩個不利的后果：對通信線路干擾大，增加了人身觸電的危險性。根據(jù)日本的經(jīng)驗，架空線路系統(tǒng)中性點電阻中的電流為100-200A時及以電纜為主的配電網(wǎng)中性點電阻的電流為400~800A時，單相故障接地電流對通信線路的干擾不大。由上海市區(qū)供電公司的經(jīng)驗得知，35KV系統(tǒng)中性點電流在2KA以下未收到干擾通信線路的報告，由廣州電網(wǎng)的試驗結(jié)果得知，電力電纜與通信電纜在馬路兩側(cè)敷設(shè)電纜時零序電流為1kA、平行距離為1km時，其電磁感應電壓約為30V，遠小于430V的限值，但未給出同溝敷設(shè)時的試驗數(shù)據(jù)。因此只要在敷設(shè)電纜時選擇合適的路徑，即可將大接地電流對通信線路的影響降到可以接受的程度。但據(jù)文推算，將接地故障電流限制在800~2000A以下時，假設(shè)沿自然分布的鋼筋混凝土電桿進行接地，則人站在距電桿1m處、手觸及電桿裸露鋼筋時會有6KV以上的接觸電壓。因此作者認為，接地電流選擇在幾百安培較為穩(wěn)妥。

(3)接地電阻安裝位置的選擇。接地電阻必須安裝在電源側(cè)變電站，一般可直接安裝在變壓器中性點處。但如果此處變壓器的連接組別為△接線，如前文所述，接地電阻需借助于接地變“制造出”的中性點才能夠安裝，接地變的安裝地點有兩選擇：母線上或主變壓器出口。作者認為接地變應安裝在主變壓器的出口處，主要原因是既不占用出線間隔的位置，又可提高供電可靠性。

(4)選擇中性點經(jīng)小電阻接地方式時，一個系統(tǒng)中只能有一個接地點，不允許兩個或更多的中性點電阻并列運行，且不允許失地運行。因此理想方式是中性點電阻與主變壓器同步投切。例如，一變電站35kV側(cè)主接線形式為單母線分段，每段母線上有一臺主變。兩段母線并列運行時，應只投入一個接地電阻；分列運行時，每段母線均投入一個接地電阻；一臺主變停電，另一臺主變帶全站負荷運行時，也應只投處一個接地電阻，且最好投入運行主變側(cè)的接地電阻，以免出現(xiàn)主變保護動作眺開分段開關(guān)后運行母線失去中性點的情況。采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式時應注意的問題

(1)集中補償與分散補償?shù)谋容^。實際應用中兩者的不同主要表現(xiàn)在補償容量上。國內(nèi)廠商能夠提供的消弧線圈最大容量是2．4MVA，能夠補償大約110A的電容電流，因此，消弧線圈集中補償方式最大只能補償100安左右的電容電流，而分散補償方式可以補償?shù)碾娙蓦娏髟诶碚撋鲜菬o限的。例如，德國柏林一個30KV電纜網(wǎng)絡(luò)的電容電流曾高達4KA，共采用41臺消弧經(jīng)圈進行補償，其單臺補償電流為40-I70A，運行狀況良好。但分散補償受線路運行方式的影響較大。假設(shè)某系統(tǒng)的正常殘流水平為7A，如此時有一條線路跳閘，且這條線路的末端裝有補償電流為25A的消弧線圈，則該系統(tǒng)中的殘流將變成18A的容性電流，這對于系統(tǒng)的安全運行有負面影響。

(2)消弧線圈容量的計算。一個系統(tǒng)中所需配置的消弧線圈補償容量的計算公式為

Q=I．3ICUe/√3(4)式中Q為消弧線圈實補償容量，kVA；Ue為系統(tǒng)額定線電壓，KV；IC為該系統(tǒng)電容電流總和，A。

(3)自動補償?shù)膯栴}。近10年來，國內(nèi)廠家制造出了能夠在運行狀態(tài)調(diào)整消弧線圈容量的有載調(diào)節(jié)開關(guān)，也開發(fā)出了能夠自動測量系統(tǒng)電容電流值并據(jù)此自動調(diào)整消弧線圈運行擋位的裝置，在實際工程應用中發(fā)現(xiàn)，在采用消弧線圈分散補償?shù)南到y(tǒng)中如裝設(shè)兩臺或更多的具備自動調(diào)整功能的消弧線圈會出現(xiàn)沖突的情況。因此在一個系統(tǒng)中只能投入一臺具備自動調(diào)整功能的消弧線圈。

(4)長期以來在中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)中如何準確選擇單相接地故障線路是一個難題，現(xiàn)在有的配電網(wǎng)中采用消弧線圈并聯(lián)短時投入的中值電阻的方案解決此間題效果良好。國內(nèi)已開發(fā)出一種通過瞬時改變消弧線圈短路阻抗來改變消弧線圈補償度，再根據(jù)非故障線路的零序電流在該過程中基本不變而故障線路有明顯變化這—理論進行故障選線的裝置。但這兩種方法都不適用于消弧線圈分散設(shè)置的35KV配電網(wǎng)。缺少一種不依賴于專用零序電流互感器即可準確進行故障選線的小電流選線裝置仍是影響中性點經(jīng)消弧線圈接地方式應用的主要因素。在處理系統(tǒng)接地故障中，作者曾多次遇到將某段母線上所有線路均試驗—次才能找到故障線路的尷尬局面。

綜上所述，作者認為設(shè)置消弧線圈的理想辦法是在系統(tǒng)電源側(cè)變電站配置一臺具有盡可能大可調(diào)容量(至少要達到100A)的消弧線圈，該消弧線圈應裝設(shè)在線測量電容電流和自動調(diào)整容量的裝置。同時根據(jù)系統(tǒng)的電容電流水平分散設(shè)置足夠數(shù)量的消弧線圈(不必具備自動調(diào)整功能)，分散設(shè)置的消弧線圈單臺容量不要超過集中設(shè)置的消弧線畔的調(diào)節(jié)能力。電源側(cè)的消弧線圈應正常運行在公接擋位的中間位置。以減小運行方式改變時分散布置的消弧線圈突然退出運行給系統(tǒng)補償能力帶來的影響，此外應盡可能地配備高質(zhì)量的小電流選線裝置。

結(jié)語

中性點經(jīng)小電阻接地及經(jīng)消弧線圈接地這兩種方式各有優(yōu)缺點。各地區(qū)在選擇接地方式時應根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電容電流水平，變壓器連接組別、電纜化比例、負荷重要程度等實際情況進行綜合經(jīng)濟技術(shù)比較后決定，作者認為，在一個電纜化率極高的配網(wǎng)中應優(yōu)先考慮小電阻接地方式，而以于實際電網(wǎng)中大量存在的混合系統(tǒng)仍應該采用消弧線圈接地方式。

來源：摘自2004.9《電能效益》

第二篇：發(fā)電廠中壓系統(tǒng)中性點接地方式淺析論文

摘要：針對發(fā)電廠中壓系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)的不斷擴大及電纜饋線回路的增加，單相接地電容電流也在不斷的增加，分析和探討中壓系統(tǒng)中性點接地方式、合理選擇系統(tǒng)中性點接地方式，已是關(guān)系到系統(tǒng)運行可靠性關(guān)鍵的技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：中壓系統(tǒng);中性點系統(tǒng);可靠性;探討

一、概述

中壓系統(tǒng)以35KV、10 KV、6 KV三個電壓等級較為普遍，并且均為中性點非接地系統(tǒng)。在電氣設(shè)備設(shè)計規(guī)范中規(guī)定35KV系統(tǒng)如果單相接地電容電流大于10A，3-10 KV系統(tǒng)如果接電電容電流大于30 A，都需要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，當電纜線路較長、系統(tǒng)電容電流較大時，也可以采用電阻方式。目前，隨著機組容量的增大，發(fā)電廠饋線電纜線路也日益增加，使得系統(tǒng)單相接地電容電流不斷增加，使得系統(tǒng)內(nèi)單相接地故障很可能擴展為事故。因此，對系統(tǒng)的中性點接地方式進行分析和探討，合理選擇系統(tǒng)中性點接地方式，已是關(guān)系到系統(tǒng)運行可靠性的關(guān)鍵技術(shù)問題。

二、中性點不同的接地方式與系統(tǒng)的可靠性

在發(fā)電廠中壓系統(tǒng)中，大部分為小電流接地系統(tǒng)，即中性點不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)。以前的電廠大都采用經(jīng)消弧線圈接地方式，近幾年有部分電廠設(shè)計采用了中性點經(jīng)小電阻接地方式。對于中性點不接地系統(tǒng)，因其是一種過渡形式，隨著電網(wǎng)的發(fā)展最終將發(fā)展到上述兩種形式。下面對中性點經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地這兩種接地方式進行分析。

1、中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，流過接地點的電流較小，其特點是線路發(fā)生單相接地時，可不立即跳閘，當接地電流小于10A時，電弧能自滅，因為消弧線圈的電感的電流可抵消接地點流過的電容電流，若調(diào)節(jié)得及時，電弧能自滅。對于中壓系統(tǒng)各日益增加的電纜饋電回路，雖接地故障的概率有上升的趨勢，但因接地電流得到補償，單相接地故障并不發(fā)展為相間故障。因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的運行可靠性，大大高于中性點經(jīng)小電阻接地方式，但這種接地方式也存在著以下問題。

(1)當系統(tǒng)發(fā)生接地時，由于接地點殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補償狀態(tài)，接地線路和非接地線路流過的零序電流方向相同，故零序過流、零序方向保護無法檢測出已接地的故障線路。

(2)因目前運行在中壓系統(tǒng)的消弧線圈大多為手動調(diào)節(jié)，必須在退出運行才能調(diào)整，也沒有在線實時檢測單相接地電容電流的設(shè)備，故在運行中不能根據(jù)電容電流的變化及時進行調(diào)節(jié)，所以不能很好的起到補償作用，仍出現(xiàn)弧光不能自滅及過電壓問題。

2、中性點經(jīng)小電阻接地方式

采用該方‘式是為了泄放線路上的過剩電荷，來限制過電壓。中性點經(jīng)小電阻接地方式中，一般選擇電阻的值較小。在系統(tǒng)單相接地時，控制流過接地點的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作，切除故障線路。其優(yōu)缺點是：

(1)系統(tǒng)單相接地時，全相電壓不升高或升幅較小，對設(shè)備絕緣等級要求較低，其耐壓水平可以按相電壓來先選擇。

(2)接地時，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護有較好的靈敏度，可以比較容易的切除接地線路。

(3)由于接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的絕緣受到更大的危害，導致相間故障發(fā)生。

(4)當發(fā)生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均作用于跳閘，使回路的跳閘次數(shù)大大增加，使運行可靠性下降。

三、單相接地電容電流

因中性點不接地方式在中壓系統(tǒng)中，僅是一種短期的過渡方式，最終是要過渡到經(jīng)消弧線圈或小電阻接地方式，而在改造前要對系統(tǒng)中的電容電流進行計算和測量，以給改造提供技術(shù)數(shù)據(jù)。中壓系統(tǒng)單相接地電容電流有以下幾部分構(gòu)成：

(1)系統(tǒng)中所有電氣連接的全部線路的電容電流;

(2)系統(tǒng)中相與地之間跨接的電容器產(chǎn)生的電容電流;

(3)因用電設(shè)備造成的系統(tǒng)電容電流的增值。

系統(tǒng)中的電容電流可按下式計算：

∑IC=(∑icl+Eic2)(l+ko/o)

其中：∑ic是系統(tǒng)上單相接地電容電流之和Eicl是電纜線路和電纜單相接地電容電流之和Xi。2是系統(tǒng)中相與地問跨接的電容電器產(chǎn)生的電蓉電流之和k%是用電設(shè)備造成的系統(tǒng)電容電流的增值10 KV取16qo、35KV取13%

在對系統(tǒng)單相電容電流計算的基礎(chǔ)上，為了準確選擇和合理配置消弧線圈的容量，對系統(tǒng)運行中單相電容電流進行實測是十分必要的。微機在線實時檢測裝置為實測系統(tǒng)單相電容電流提供了快速準確的手段。其原理是，檢測系統(tǒng)的不平衡電壓En，并以一定的采樣周期檢測線電壓UAB，中性點位移電壓Ul及中性點位移電流Io，根據(jù)公式Ecr-Un+I?！罼C計算出單相接地電容電流。式巾XC為系統(tǒng)對地容抗。

因為XC=(En_ Un)÷ln

所以IC=U相÷XC=U相×10÷(EO-UO)(.上式中IC為單相接地電容電流)單相電容電流的檢測也可以采用偏置電容法和中性點外加電容法，在測試中，可以選用幾種不同容量的Cf(所加的偏置電容)測出幾組數(shù)據(jù)，利用移動平均值獲得單相接地電容電流，以減少測試中的誤差。

四、微機控制消弧裝置

人工調(diào)諧的消弧線圈，因不能隨著系統(tǒng)的運行實時調(diào)整補償量，這樣就不能保證系統(tǒng)始終處于過補償狀態(tài)，甚至導致系統(tǒng)諧振，并難以將故障發(fā)生時對地電流限制到最小。

目前，電廠采用的微機自動跟蹤消弧裝置并配套接地自動選線環(huán)節(jié)，有效地解決了中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的系統(tǒng)長期難以解決的技術(shù)問題。該裝置的Z型結(jié)構(gòu)接地變壓器，具有零序阻抗小，損耗低，并可帶二次負荷，其可調(diào)電抗器為無級連續(xù)可調(diào)鐵芯全氣隙結(jié)構(gòu)，具有調(diào)節(jié)特性好，線性度高，噪聲低等特點，裝置采用消弧線圈串電阻接地方式，以抑制消弧線圈導致諧振的問題，其微機控制單元是實現(xiàn)自動跟蹤檢測、調(diào)節(jié)、選線的核心，系統(tǒng)的響應時間短。微機控制消弧裝置有過補、欠補、最小殘流三種方式。

第三篇：第二章 電力系統(tǒng)中性點的運行方式

提供各原理圖的動畫；提供圖2-3的彩色圖片。

第二章 電力系統(tǒng)中性點的運行方式

第一節(jié)

中性點不接地的三相系統(tǒng)一、正常運行情況

電力系統(tǒng)正常運行時，三相導線之間和各相導線對地之間，沿導線的全長存在分布電容，這些分布電容在工作電壓的作用下會產(chǎn)生附加的容性電流。各相導線間的電容及其所引起的電容電流較小，并且對后面討論的問題沒有影響，故可以不予考慮。各相導線對地之間的分布電容，分別用集中的等效電容CU、CV、CW表示，如圖2－1（a）所示。電力系統(tǒng)正常運行時，一般認為三相系統(tǒng)是對稱的，若三相導線經(jīng)過完全換位，則各相的對地?電容相等，根據(jù)電工技術(shù)課程，用節(jié)點法按彌爾曼定理可求得中性點N對地的電位Un為零。

??Vudvdwd?????ud??vd設(shè)電源三相電壓分別為Uu、U?、UW，各相對地電壓分別用U?Uu?Un?Uu

???、U、Uwd表示，則有：

U?U??Uv?Un?Uv

（2-1）

??? U?Uw?Un?Uw

即各相的對地電壓分別為電源各相的相電壓。

各相對地電壓作用在各相的分布電容上，如正常運行時各相導線對地的電容相等并等于C，正常時各相對地電容電流的有效值也相等，且有： ICU＝ICV＝ICW＝ωCUph（2-2）式中：Uph—電源的相電壓；

ω—角頻率；

C—相對地電容。

對稱電壓的作用下，各相的對???地電容電流Icu、Icv、Icw大小相等，相位相差點120°，如圖2－1（c）所示。各相對地電容電流的相量和為零，所以大地中沒有電容???電流過。此時各相電流Iu、IV、??Iw為各相負荷電流I?fhu、Ifhv?、I?fhw與相應的對地電容電流Icu、?如圖2－1（b）Icv、Icw的相量和，所示，圖中僅畫出U相的情況。

二、單相接地故障

在中性點不接地的三相系統(tǒng)

2－1 中性點不接地系統(tǒng)的正常運行情況

（a）電路圖；（b）、（c）相量圖

中，當由于絕緣損壞等原因發(fā)生單相接地故障時，情況將發(fā)生顯著變化。圖2－2所示為W相k點發(fā)生完全接地的情況。所謂完全接地，也稱金屬性接地，即認為接地處的電阻近

圖2－2 中性點不接地三相系統(tǒng)單相接地

（a）電路圖；（b）相量圖

似等于零。

?當W相完全接地時，故障相的對地電壓為零，即U?wk?0，則有：

???nU?wk?U?n?U??w

（2-3）

???UUn上式表明，當W相完全接地時，中性點對地電壓與接地相的相電壓大小相等、方向相反，中性點對地的電壓不再為零，而上升為相電壓。于是非故障相U相和V相的對地 ???????????ww電壓U?uk、U?vk分別為：

U?uk?Uu?U?n?Uu?U?

（2-4）

?U?vk?Uv?U?n?Uv?U????非故障相的對地電壓升高到線電壓，即升高為相電壓的3倍，各相對地電壓的相量關(guān)系如圖2－2（b）所示，和U?vk之間的夾角為60°。此時U、W相間電壓為U?uk，U?uk、V、W相間電壓為U?vk，而U、V相間電壓等于U?uv。此時，系統(tǒng)三相的線電壓仍保持對稱且大小不變。因此，對接于線電壓的用電設(shè)備的工作并無影響，無須立即中斷對用戶供電。

單相接地故障時，由于U、V兩相對地電壓由正常時的相電壓升高為故障后的線電壓，則非故障相對地的電容電流也相應增大3倍，分別超前相應的相對地電壓90°。未接地U、V相的對地電容電流的有效值為：

??ICV??ICU3?CUPh

（2-5）

Ｗ相接地時，W相對地電容被短接，Ｗ相的對地電容電流為零。此時三相對地電容電流之和不再等于零，大地中有容性電流流過，并通過接地點形成回路，如圖2－2（b）所示，如果選擇電流的參考方向是從電源到負荷的方向和線路到大地的方向，則W相接地?處的電流，即接地電流，用IC表示，則

?????IC??(I?CU?I?CV)

（2-6）

???????由圖2－2（b）可見，I?cu和I?cv分別超前U?uk和U?vk90°，I?cu和I?cv之間的夾角為60°，兩者的相量和為－Ic。接地電流Ic超前UW90°，為容性電流，于是，單相接地電流的有效值為：

??3?CUPh

（2-7）IC?3ICU可見，單相接地故障時流過大地的電容電流，等于正常運行時一相對地電容電流的3倍。接地電流IC的大小與系統(tǒng)的電壓、頻率和對地電容值有關(guān)，而對地電容值又與線路的結(jié)構(gòu)（電纜或架空線、有無避雷線）、布置方式、相間距離、導線對地高度、桿塔型式和導線長度有關(guān)。

單相接地電容電流的實用計算中可按下式計算：

IC?U(L1?35L2)350

（2-8）

式中：IC—接地電容電流，A；

U—系統(tǒng)的線電壓，kV；

L1—與電壓同為U，并具有電聯(lián)系的所有架空線路的總長度，km； L2—與電壓同為U，并具有電聯(lián)系的所有電纜線路的總長度，km。第二節(jié) 中性點經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)一、消弧線圈的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.消弧線圈結(jié)構(gòu)簡介

消弧線圈有多種類型，包括離線分級調(diào)匝式、在線分級調(diào)匝式、氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式、直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式、五柱式等。

離線分級調(diào)匝式消弧線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖2－3所示。其外形和小容量單相變壓器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表及信號溫度計，而內(nèi)部實際上是一只具有分段（即帶氣隙）鐵芯的可調(diào)電感線圈，線圈的電阻很小，電抗卻很大，電抗值可以通過改變線圈的匝數(shù)來調(diào)節(jié)。氣隙沿整個鐵芯柱均勻設(shè)置，以減少漏磁。采用帶氣隙鐵芯的目的是為了避免磁飽和，使補償電流和電壓成線性關(guān)系，減少高次諧波，并得到一個較穩(wěn)定的電抗值，從而保證已整定好的調(diào)諧值恒定。另外，帶氣隙可減小電感、增大消弧線圈的容量。為了絕緣和散熱，鐵芯和線圈浸放在油箱內(nèi)。

2.消弧線圈的工作原理 消弧線圈裝在系統(tǒng)中發(fā)電機或變壓器的中性點與大地之間，其工作情況如圖2－4所示。

正常運行時，中性點的對地電壓為零，消弧線圈中沒有電流通過。

當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，如Ｗ相接地，中性點的對地電壓??w圖2－3 離線分級調(diào)式消弧線圈

內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

U?n??U，非故障相的對地電壓升高?3倍，系統(tǒng)的線電壓仍保持不變。消弧線圈在中性點電壓即?Uw作用下，?有一個電感電流IL通過，此電感電流必定通過接地點形成回路，所以接地點的???電流為接地電流IC與電感電流IL的相量和，如圖2－4（a）所示。接地電流IC??超前U?w90°，電感電流IL滯后??Uw90°，IC和IL相位相差180°，即

?圖2－4 中性點經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)

（a）電路圖；（b）相量圖

方向相反，如圖2－4（b），在接地處IC?和IL互相抵消，稱為電感電流對接地電容電流的補償。如果適當選擇消弧線圈的匝數(shù)，可使接地點的電流變得很小或等于零，從而消除了接地處的電弧以及由電弧所產(chǎn)生的危害，消弧線圈也正是由此得名。

通過消弧線圈的電感電流：

IL?式中：L—為消弧線圈的電感。

目前，我國低壓側(cè)為6kV或10kV的變電所的主變壓器，多采用“YN，yn0”或“Y，d11”連接組。對前者，消弧線圈可接在星形繞組的中性點上；對后者，三角形接線側(cè)的6kV或10kV系統(tǒng)中不存在中性點，需要在適當?shù)攸c設(shè)置接地變壓器，其功能是為無中性點的電壓級重構(gòu)一個中性點，以便接人消弧線圈（或電阻器）。接地變壓器實質(zhì)是特殊用途的三相變壓器，其結(jié)構(gòu)與一般三相芯式變壓器相似，如圖2－5所示，圖中的T0為接地變壓器，它的鐵芯為三相三柱式，每一鐵芯柱上有兩個匝數(shù)相等、繞向相同的繞組，每相的上面一個繞組與后續(xù)相的下面一個繞組反極性串聯(lián)，并將每相下面一個繞組的首端U2、V2及W2連在一起作為中性點，組成曲折形的星形接線。其二繞組視具體工程需要決定是否設(shè)置。如需兼作發(fā)電廠或變電所的自用電源變壓器，應設(shè)置二次繞組，如圖2－5中的虛框內(nèi)所示。

圖2－5 曲折連接式接地變壓器原理接線圖

Uph?L

（2-9）

第三節(jié) 中性點直接接地的三相系統(tǒng)

圖2－6所示為中性點直接接地的三相系統(tǒng)電路圖。

一、中性點直接接地系統(tǒng)的工作原理 正常運行時，由于三相系統(tǒng)對稱，中性點的電壓為零，中性點沒有電流流過。當系統(tǒng)中

圖2－6 中性點直接接地三相系統(tǒng)

發(fā)生單相接地時，由于接地相直接通過大地與電源構(gòu)成單相回路，故稱這種故障為單相短路。單相短路電流Ik很大，繼電保護裝置應立即動作，使斷路器斷開，迅速切除故障部分，以防止Ik造成更大的危害。

當中性點直接接地時，接地電阻近似為0，所以中性點與地之間的電位相同，即?Un?0。單相短路時，故障相的對地電壓為零，非故障相的對地電壓基本保持不變，仍接近于相電壓。

二、特點及適用范圍

1.中性點直接接地系統(tǒng)的主要優(yōu)點

在單相接地短路時中性點的電位近似于零，非故障相的對地電壓接近相電壓，這樣設(shè)備和線路對地絕緣可以按相電壓設(shè)計，從而降低了造價。實踐經(jīng)驗表明，中性點直接接地系統(tǒng)的絕緣水平與中性點不接地時相比，大約可降低20％左右的絕緣投資。電壓等級愈高，節(jié)約投資的經(jīng)濟效益愈顯著。

第四節(jié) 中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)一、中性點經(jīng)低電阻接地的三相系統(tǒng) 在以電纜為主體的35kV、10kV城市電網(wǎng)，由于電纜線路的對地電容較大（是同樣長的架空線路的20～30倍），隨著線路長度的增加，單相接地電容電流也隨之增大，采用消弧線圈補償?shù)姆椒ê茈y有效的熄滅接地處的電弧。同時由于電纜線路發(fā)生瞬時故障的概率很小，如帶單相接地故障運行時間過長，很容易使故障發(fā)展，而形成相間短路，使設(shè)備損壞，甚至引起火災。根據(jù)供電可靠性要求、故障時暫態(tài)電壓、暫態(tài)電流對設(shè)備的影響，對通信的影響和繼電保護技術(shù)要求以及本地的運行經(jīng)驗等，可采用經(jīng)低值電阻（單相接地故障瞬時跳閘）接地方式，如圖2－7所示。

二、中性點經(jīng)高電阻接地的三相系統(tǒng)

通過二次側(cè)接有電阻的接地變壓器接地，實際上就是經(jīng)高電阻接地。其原理接線圖如圖2－8（a）所示，將接在接地變壓器的二次側(cè)的電阻R，經(jīng)單相接地變壓器T0（或配電變壓器、或電壓互感器）接入中性點。變壓器的作用是使低壓小電阻起高壓大電阻的作用，從而可簡化電阻器的結(jié)構(gòu)，降低其價格，使安裝空間更易解決。

接地電阻的一次值Rˊ＝K2R。K為接地變壓器的變比?？赏ㄟ^選擇K值是使得Rˊ等于或小于發(fā)電機三相對地容抗，從而使得單相接地故障有功電流等于或大于電容電流。

圖2－7 中性點經(jīng)低電阻接地的三相系統(tǒng) 接地變壓器的一次電壓取發(fā)電機的額定相電壓，二次電壓U2可取100V或220V，當二次電壓取220V，而接地保護需要100V時，可在電阻中增加分壓抽頭，如圖2－8（b）所示。

（a）；

（b）

圖2－8 中性點經(jīng)高電阻接地原理接線圖

第四篇：變壓器停送電操作時,變壓器中性點接地刀閘投退分析

變壓器停送電操作時變壓器中性點接地刀閘投退分析

摘要: 我國110 kV及以上電壓等級的電力變壓器一般采取中性點直接接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，達到了節(jié)約制造成本的目的。這樣，一旦中性點產(chǎn)生過電壓，就直接威脅變壓器中性點的絕緣。為防止此類事件的發(fā)生，在變壓器停、送電操作時，都要推上變壓器中性點接地刀閘，防止操作時斷路器三相不同期分、合閘產(chǎn)生過電壓而損壞變壓器。關(guān)鍵詞：變壓器

中性點

過電壓

接地刀閘 1.變壓器中性點絕緣水平

我國變壓器中性點絕緣分為兩種：一種為全絕緣，另一種為半絕緣。

全絕緣：變壓器首端與尾端絕緣水平一樣的稱為全絕緣，多用在110 kV以下電壓等級的電力變壓器。

半絕緣：半絕緣變壓器中性點的絕緣水平比繞組首端要低，通常只有首端的一半，這些變壓器一般采取中性點有效接地的運行方式，此時變壓器中性點附近的繞組對地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，因此變壓器中性點的絕緣水平大都設(shè)計得比端部絕緣低，多用在110 kV及以上電壓等級的變壓器。2．三繞組變壓器工作原理

三相變壓器的每個鐵心柱上，都套著三個同心式繞組，分別為高、中、低壓繞組。高壓繞組總是排列在最外層，低壓繞組和中壓繞組則可以有不同的排列位置，低壓繞組在中間，宜作升壓變壓器使用；中壓繞組繞組在中間，宜作降壓變壓器使用。它的工作原理如圖1所示。

圖1 三繞組變壓器工作原理 3．過電壓對變壓器中性點絕緣的影響：（以切空載變壓器為例）

變壓器過電壓有大氣過電壓和操作過電壓兩類。操作過電壓一般為額定電壓的2—4.5倍，而大氣過電壓可達到額定電壓的8—12倍。變壓器設(shè)計的絕緣強度一般考慮能承受2.5倍的過電壓，中性點的電壓則更低。不論哪一種過電壓，都會導致變壓器鐵芯嚴重飽和，勵磁電流增大，使鐵芯嚴重發(fā)熱，燒毀變壓器絕緣，特別是中性點絕緣。

電網(wǎng)中用斷路器切空變是一種常規(guī)的操作方式。在這種操作過電壓中，有可能產(chǎn)生很高的過電壓。當變壓器瞬時切開的，磁能就轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，在轉(zhuǎn)變的過程中就在變壓器上引起過電壓。由于操作過電壓的能量來源于電網(wǎng)本身，所以它的幅值和電網(wǎng)的工頻電壓基本上成正比，操作過電壓的幅值與電網(wǎng)該處工頻相電壓過電壓的幅值之比，稱為操作過電壓倍數(shù)K。4．變壓器停送電操作時，推上變壓器中性點接地刀閘的必要性

切除空載變壓器會產(chǎn)生過電壓：正常運行時，空載變壓器表現(xiàn)為一個勵磁電感。因此，切除空載變壓器就是切除一個電感性負荷。經(jīng)驗表明，用斷路器切斷大于100A以上交流電流時，磁場能量為零，在切除過程中不會產(chǎn)生過電壓。但切除空載變壓器時，所切除的是變壓器的空載電流，其值僅為額定電流的0.5%—4%，一般只有幾安到幾十安。斷路器的滅弧能力顯得異常強大，從而使空載電流未到零之前就因強制息弧而切斷，也就是發(fā)生空載電流的突然“截斷”。截流后，等值電感中儲藏的磁場能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)榈戎惦娙莸碾妶瞿芰?，從而產(chǎn)生了切空載變壓器過電壓。如圖2所示

圖2 切空載變壓器過電壓

圖3切空載變壓器電路

根據(jù)上圖分析可知：對于一側(cè)有電源的受電變壓器，當其開關(guān)非全相拉、合時，若其中性點不接地有以下危險：（1）變壓器電源側(cè)中性點對地電壓最大可達相電壓，這可能損壞變壓器絕緣；（2）變壓器的高、低壓線圈之間有電容，這種電容會造成高壓對低壓的“傳遞過電壓”；（3）當變壓器高低壓線圈之間電容耦合，低壓側(cè)會有電壓達到諧振條件時，可能會出現(xiàn)諧振過電壓，損壞絕緣。對于低壓側(cè)有電源的送電變壓器：

（1）由于低壓側(cè)有電源，在并入系統(tǒng)前，變壓器高壓側(cè)發(fā)生單相接地，若中性點未接地，則其中性點對地電壓將是相電壓，這可能損壞變壓器絕緣；

（2）非全相并入系統(tǒng)時，在一相與系統(tǒng)相聯(lián)時，由于發(fā)電機和系統(tǒng)的頻率不同，變壓器中性點又未接地，該變壓器中性點對地電壓最高將是二倍相電壓，未合相的電壓最高可達2.73倍相電壓，將造成絕緣損壞事故。所以，在投、切空載變壓器時，必須合上變壓器中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。

對于220KV變壓器從中壓側(cè)向系統(tǒng)送電時，必須同時合上變壓器中、高壓側(cè)中性點接地刀閘。因為，變壓器的變比K=U1/U2=220/110=2，當合中壓側(cè)開關(guān)時，產(chǎn)生的過電壓是其額定相電壓的2.5倍時，則高壓側(cè)就變?yōu)?倍的相電壓，這是變壓器高壓側(cè)中性點無法承受的，所以，也必須推上變壓器高壓側(cè)中性點地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點絕緣不被破壞。

5.中性點對繼電保護的影響

110kv及以上系統(tǒng)中性點直接接地電網(wǎng)中低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點可能直接接地運行，也可能不接地運行。對這類變壓器，應當裝設(shè)反應單相按地的零序電流保護，用以在中性點接地運行時切除故障；還應當裝設(shè)專門的零序電流電壓保護，用以在中性點不接地運行時切除故障。保護方式對不同類型的變壓器又有所不同，下面分別予以說明。5.1全絕緣的變壓器 當變壓器低壓側(cè)有電源且中性點可能不接地運行時，還應增設(shè)零序過電壓保護。根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ 7－79，對于直接接地系統(tǒng)的全絕緣變壓器，內(nèi)過電壓計算一般為3Uxg(Uxg---最高運行相電壓）。當電力網(wǎng)中失去接地中性點并且發(fā)生弧光接地時，過電壓值可達到3.0Uxg，因此不會損害變壓器中性點絕緣；但在個別情況下，弧光接地過電壓值可達到3.5Uxg，仍有損壞變壓器的危險。由于一分鐘工頻耐壓大于等于3．0Uxg，所以在3．5Uxg電壓下仍允許一定時間，裝設(shè)零序過電壓保護經(jīng)0.5s延時切除變壓器，可以防止變壓器遭受弧光接地過電壓的損害。其次，在非直接接地電力網(wǎng)中，切除單相接地空載線路產(chǎn)生的操作過電壓，可能達到4.0Uxg及以上。電網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，以0.5s延時迅速切除低壓側(cè)有電源的變壓器，還可以在某些情況下避免電力設(shè)備遭受上述操作過電壓的襲擊。

在電力網(wǎng)存在接地中性點且發(fā)生單相接地時，零序過電壓保護不應動作。動作值應按這一條件整定。當接地系數(shù)X0/X1≤3時。故障點零序電壓小于等于0 ．6Uxg，因此，一般可取動作電壓力180V。當實際系統(tǒng)中X0/X1＜3時，也可取與實際X。／X1 值相對應的低于180V的整定值。

5.2分級絕緣的變壓器。

對于中性點可能接地或不接地運行的變壓器，中性點有兩種接地方式：裝設(shè)放電間隙和不裝設(shè)放電間隙。這兩種接地方式的變壓器，其零序保護也有所不同。

(1)中性點裝設(shè)放電間隙。放電間隙的選擇條件是：在一定的X0/X1值下，躲過單相接地暫態(tài)電壓。一般X0／X1≤3，此時，按躲過單相接地暫態(tài)電壓整定的間隙值，能夠保護變壓器中性點絕緣免遭內(nèi)過電壓的損害，當電力網(wǎng)中失去接地中性點且單相接地時，間隙放電。對于中性點裝設(shè)放電間隙的變壓器，要裝設(shè)零序電流保護，用于在中性點接地運行時切除故障。

此外，還應當裝設(shè)零序電流電壓保護，用于在間隙放電時及時切除變壓器，并作為間隙的后備，當間隙拒動時用以切除變壓器。零序電流電壓保護由電壓和電流元件組成，當間隙放電時，電流元件動作；拒動放電時，電壓元件動作。電流或電壓元件動作后，經(jīng)0．5s時限切除變壓器。零序電壓元件的動作值的整定與本條第一款零序過電壓保護相同。零序電流元件按間隙放電最小電流整定，一般取一次動作電流為100A。采用上述零序電流保護和零序電流電壓保護時，首先切除中性點接地變壓器，當電力網(wǎng)中失去接地中性點時，靠間隙放電保護變壓器中性點絕緣，經(jīng)0.5s 延時再由零序電流電壓保護切除中性點不接地的變壓器。采用這種保護方式，好處是比較簡單，但當間隙拒動時，則靠零序電流電壓保護變壓器，在0.5s期間內(nèi)，變壓器要承受內(nèi)過電壓，如系間歇電弧接地，一般過電壓值可達3.0Uxg，個別情況下可達3.5Uxg，變壓器有遭受損害的可能性。

(2)中性點不裝設(shè)放電間隙。對于中性點不裝設(shè)放電間隙的變壓器，零序保護應首先切除中性點不接地變壓器。此時，可能有兩種不同的運行方式：一是任一組母線上至少有一臺中性點接地變壓器，二是一組母線上只有中性點不接地變壓器。對這兩種運行方式，保護方式也有所不同。

采用比較簡單的辦法：反應中性點接地變壓器有零序電流；中性點不接地變壓器沒有零序電流和母線上有零序電壓的零序電流電壓保護，其動作時限與相鄰元件單相接地保護配合；零序電流保護只設(shè)置一段，帶一個時限，時限與零序電流電壓保護配合，以保證首先切除中性點不接地變壓器。

6結(jié)論

為防止過電壓損壞變壓器絕緣，特別是變壓器中性點絕緣，應采取以下措施：

切合110kV及以上有效接地系統(tǒng)中性點不接地的空載變壓器時，應先將該變壓器中性點臨時接地。為防止在有效接地系統(tǒng)中出現(xiàn)孤立不接地系統(tǒng)并產(chǎn)生較高工頻過電壓的異常運行工況，110～220kV不接地變壓器的中性點過電壓保護應采用棒間隙保護方式。對于110kV變壓器，當中性點絕緣的沖擊耐受電壓185kV時，還應在間隙旁并聯(lián)金屬氧化物避雷器，間隙距離及避雷器參數(shù)配合應進行校核。間隙動作后，應檢查間隙的燒損情況并校核間隙距離。參考資料

[1] 王瑞華等編著.電子變壓器設(shè)計手冊[M].北京: 科學出版社, 1993:120-150.[2] 朱振東, 許大中.逆變器中高頻變壓器偏磁的研究[J].電力電子技術(shù)1997,(1):14-22.[3] 張乃國.小功率電源變壓器[M].北京:人民郵電出版社, 1998:45-75.[4] 徐德高等.脈寬調(diào)制變壓器型穩(wěn)壓電源[M].北京: 科學出版社, 1983:67-90.

第五篇：變電站接地網(wǎng)材料的選擇

變電站接地網(wǎng)材料的選擇

編輯：萬佳防雷-小黃

電力系統(tǒng)的接地是對系統(tǒng)和網(wǎng)上電氣設(shè)備安全可靠運行及操作維護人員安全都起著重大的作用。研究接地體的布置、連接，接地體的材質(zhì)等是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的必要措施之一，所以說設(shè)計、施工高標準的接地系統(tǒng)的變電站防雷工作的重中之重。

一、變電站接地網(wǎng)作用概述

接地網(wǎng)作為變電站交直流設(shè)備接地極防雷保護接地，對系統(tǒng)的安全運行起著重要的作用。由于接地網(wǎng)作為隱性工程容易被人忽視，往往只注意最后的接地電阻的測量結(jié)果。隨著電力系統(tǒng)電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴大問題屢有發(fā)生。因此，接地問題越來越受到重視。變電站接地網(wǎng)因其在安全中的重要地位，一次性建設(shè)、維護苦難等特點在工程建設(shè)中受到重視。另外，在設(shè)計及施工時也不易控制，這也是工程建設(shè)中的難點之一。因此，為保證電力系統(tǒng)的安全運行，降低接地工程造價，應采用最經(jīng)濟、合理的接地網(wǎng)設(shè)計思路，本文擬重點就材料選用方面進行相關(guān)探討。

二、變電站接地網(wǎng)常用材料比較

目前廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料、非金屬接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。

1、金屬接地材料。金屬接地材料（主要指銅材和鋼材），由于其具備良好的導電性和經(jīng)濟性，很長時期以來一直是接地工程中最重要的材料之一。但是由于金屬材料存在容易腐蝕的問題，對接地電阻的影響也比較大，是安全生產(chǎn)中的一個大的隱患，這個問題一直困擾著用戶。同時，近年生產(chǎn)資料價格猛漲造成接地成本增加，使得金屬接地材料的缺點逐漸突顯，一些行業(yè)或地區(qū)已經(jīng)在漸漸地減少金屬接地材料的使用，轉(zhuǎn)而使用其它新型的接地材料。

2、非金屬接地體。非金屬接地材料是目前行業(yè)里新生的一種金屬接地體的替換產(chǎn)品，由于其特有的抗腐蝕性能和良好的導電性和較高的性價比被廣大用戶所接受。目前非金屬接地產(chǎn)品主要是以石墨為主要材料。基本成分是導電能力優(yōu)越的非金屬材料材料符合加工成型的，加工方法有澆注成型和機械壓模成型。一般來說澆注成型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散、強度低、導電性能差，而且質(zhì)量不穩(wěn)定，一些小型廠家少量生產(chǎn)使用這樣的辦法：機械壓模法，是使用設(shè)備在幾到十幾噸的壓力下成型的，不僅尺寸精度較高、外觀較好，更重要的是材料結(jié)構(gòu)致密、電學性能好、抗大電流沖擊能力強，質(zhì)量也相當穩(wěn)定，但是生產(chǎn)成本較高，批量生產(chǎn)多采用。選型時，盡量采用后者，特別是接地體有抗大電流或打沖擊電流的要求（如電力工作地、防雷接地）時，不宜采用澆注成型的非金屬接地體。非金屬接地體的特點是穩(wěn)定性優(yōu)越，其氣候、季節(jié)、壽命都是現(xiàn)有接地材料中最好的，是不受腐蝕的接地體，所以，不需要地網(wǎng)維護，也不需要定期改造，但是，非金屬接地體施工需要的地網(wǎng)面積比傳統(tǒng)接地面積小很多，但是在不同地質(zhì)條件下也需要的保證足夠接地面積才可以達到良好的效果。

3、降阻劑。降阻劑分為化學降阻劑和物理降阻劑，化學降阻劑自從發(fā)現(xiàn)有污染水源事故和腐蝕地網(wǎng)的缺陷以后基本上沒有使用了，現(xiàn)在廣泛接受的是物理降阻劑（也稱為長效型降阻劑）。物理降阻劑是接地工程廣泛接受的材料，屬于材料學中的不定性復合材料，可以根據(jù)使用環(huán)境形成不同形狀的包裹體，所以使用范圍廣，可以和接地環(huán)或接地體同時運用，包裹在接地環(huán)和接地體周圍，達到降低接觸電阻的作用。并且，降阻劑有可擴散成分，可以改善周邊土壤的導電屬性。

現(xiàn)在的較先進降阻劑都有一定的防腐能力，可以加長地網(wǎng)的使用壽命，其防腐原理一般來說有幾種：犧牲陽極保護（電化學防護），致密覆蓋金屬隔絕空氣，加入改善界面腐蝕電位的外加劑成分等方法。降阻劑的使用，應掌握其施工技術(shù)，以達到最佳的效果，物理降阻劑有超過二十年的工程運用歷史，經(jīng)過不斷的實踐和改進，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當成熟的產(chǎn)品了。

4、離子接地系統(tǒng)。離子接地系統(tǒng)是傳統(tǒng)的金屬接地改進而來，從工作原理到材料選用都脫胎換骨的變化，形成各種形狀的結(jié)構(gòu)。這些接地系統(tǒng)的共同點是結(jié)構(gòu)部分采用防腐性更好的金屬，內(nèi)填充電解物質(zhì)及其載體組分的內(nèi)填料，外包裹導電性能良好的不定性導電復合材料，一般稱為外填料。接地系統(tǒng)的金屬材料已經(jīng)出現(xiàn)的有不銹鋼、銅包鋼和純鋼材的。不銹鋼的防腐較鋼材好，但是在埋地環(huán)境中依然會多多少少的銹蝕，以不銹鋼為主體的接地系統(tǒng)不宜在腐蝕性嚴重的 環(huán)境中使用。表面處理過的銅是很好的抗銹蝕材料，銅包鋼是銅-鋼復合材料，鋼材表面覆蓋銅，可以節(jié)約大量的貴金屬-鋼材。套管法活電鍍法生產(chǎn)，表面銅層的厚度為0.01mm到0.50mm,厚度越厚防腐效果越好。純銅材料防腐性能最好，但是要耗用大量的貴金屬，在性能要求較高的工程中使用。由于接地系統(tǒng)大多向垂直方向伸展，所以接地面積大多要求很小，可以滿足地形嚴重局限的工程需要。

三、接地材料的具體選用

不同的行業(yè)，不同的地域使用的接地材料也不盡相同，不同的接地材料有著不同的特點，根據(jù)其特點結(jié)合環(huán)境使用是接地工程前期應該考慮的問題。

目前市場上使用率最高的接地材料還是金屬材料，主要有銅板、角鋼和扁鋼等，但是由于接地環(huán)境的不同和用戶需求也不盡相同。在有些環(huán)境和情況下是不適合使用金屬接地材料的，例如在高腐蝕土壤中金屬接地材料在很短的時間久被腐蝕而喪失接地的功能。同時，從造價方面來考慮，使用金屬材料的傳統(tǒng)接地，在工程造價上可能不會太高的，但是它的使用壽命短，使用非金屬接地體要比金屬材料的傳統(tǒng)接地高一些，但其使用壽命要比傳統(tǒng)接地的壽命高出好幾倍，根據(jù)其壽命傳統(tǒng)接地平均每年造價不低于3-4千元，而非金屬接地體根據(jù)其壽命平均每年造價不高于3-4百元，這還不包括因地網(wǎng)不合格改造的工程費用，這些都是應該在選擇接地材料時加以考慮的。

此外根據(jù)環(huán)境不同采用不同的材料作為接地體也是延長有效接地壽命的方法。離子接地棒適合在城市不具備施工空間的地方使用，例如城市建筑群等，而對于山地條件則比較適合使用非金屬接地棒，由于在山地離子棒自身的吸水性并不能滿足自身穩(wěn)定接地電阻的需要常常要增加鹽類，而巖石環(huán)境又是失水環(huán)境，所以這種環(huán)境下就應該選用吸水性好的具有較高強度 的非金屬接地棒作為接地體，同時在野外也要考慮使用離子接地棒的可能丟失問題，在一般土壤環(huán)境比較適合使用壓制的非金屬接地體和金屬接地體。

四、結(jié)束語

在變電站建設(shè)中，把接地做好是很關(guān)鍵的一件事，這也是復雜的系統(tǒng)工程，在不同的條件下選用適合的接地材料，在有限的資金情況下，做好一個合格的地網(wǎng)不僅要考慮資金的因素更要考慮性能因素。在現(xiàn)代隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，它對環(huán)境要求也越來越高，有一個很小的流涌就可以使設(shè)備損壞，人們對接地系統(tǒng)的重視程度也逐步提高，接地做的好與壞直接關(guān)系到設(shè)備能否正常運行，是否有安全隱患的大問題。因而，對接地材料性能、適用環(huán)境進行詳細的了解是選擇好的接地材料，做好接地網(wǎng)建設(shè)的重要因素。