第一篇：配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的選擇

配電網(wǎng)中性點(diǎn)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(yīng)用在提高配電網(wǎng)供電可靠性的同時(shí)也帶來了新問題，即電力系統(tǒng)電容電流的不斷增長，如實(shí)測的某城市配電網(wǎng)電容電流高達(dá)200A以上，如此大的電容電流將嚴(yán)重危及配電設(shè)備的安全運(yùn)行。本文比較了中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地的優(yōu)缺點(diǎn)，分析了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、變壓器連接組別對(duì)中性點(diǎn)接地方式的影響，針對(duì)接地電阻阻值的選擇、安裝位置以及消弧線圈補(bǔ)償形式的優(yōu)化提出了新觀點(diǎn)。

中性點(diǎn)接地方式的現(xiàn)狀

長期以來解決電纜導(dǎo)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(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地。

20世紀(jì)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(yīng)用。

實(shí)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(shí)，應(yīng)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(shí)，可采用低電阻接地方式，但應(yīng)考慮供電可靠性要求、故障時(shí)瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對(duì)電氣設(shè)備的影響、對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)的要求以及本地的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(shí)，為防止諧振、間歇性電弧接地過電壓等對(duì)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(shí)可采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻或中電阻接地，確定中性點(diǎn)接地方式時(shí)，必須全面研究供電可靠性、健全相工頻電壓升高、對(duì)通訊線路的干擾影響、繼電保護(hù)的靈敏度和選擇性等方面”。從這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定來看，兩種接地方面均可采用，具體采用哪一種應(yīng)根據(jù)各地實(shí)際情況選擇，標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)10kV架空線系統(tǒng)和電纜系統(tǒng)給也了兩個(gè)限值10A和30A,但對(duì)于實(shí)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(rèn)為中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式有以下優(yōu)點(diǎn)：單相接地時(shí)，健全相電壓升高接續(xù)時(shí)間短對(duì)設(shè)備絕緣等級(jí)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(shí)，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(hù)有較好的靈敏度，可比較容易地切除接地線路。但同時(shí)也存在以下缺點(diǎn)：由于接地點(diǎn)的電流較大，零序保護(hù)如動(dòng)作不及時(shí)，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)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(jì)數(shù)據(jù)，該站改造為中性點(diǎn)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(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式有以下優(yōu)點(diǎn)：單相接地時(shí)，由于消弧線圈的電感電流可抵消接地點(diǎn)流過的電容電流，使流過接地點(diǎn)的電流較小，可帶單地故障運(yùn)行2h。對(duì)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(bǔ)償，所以單相接地故障并不會(huì)發(fā)展為相間故障!但采用該種接地方式時(shí)，系統(tǒng)有可能因運(yùn)行方式改變?cè)斐汕费a(bǔ)償從而引發(fā)諧振過電壓。目前運(yùn)行在配電網(wǎng)中的消弧線圈的結(jié)構(gòu)多為手動(dòng)調(diào)匝，必須退出運(yùn)行才能調(diào)整，且在線實(shí)時(shí)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(yùn)行中不能根據(jù)電容電流的變化及時(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)，不能很好地起到補(bǔ)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(tái)消弧線圈補(bǔ)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(diǎn)經(jīng)小電阻接地時(shí)，原則上一個(gè)配電網(wǎng)中只能有一個(gè)接地點(diǎn)，否則會(huì)導(dǎo)致零序電流過大，進(jìn)而損壞設(shè)備或使保護(hù)失去選擇性：中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)，接地點(diǎn)的數(shù)目標(biāo)不受獎(jiǎng)限制，可在該系統(tǒng)電源側(cè)只設(shè)置一臺(tái)消弧線圈接地來進(jìn)行集中補(bǔ)償，也可在負(fù)荷側(cè)公用變電站的高壓側(cè)設(shè)置多臺(tái)消弧線圈來進(jìn)行分散補(bǔ)償，或者均采用。電容電流的估算

選擇某系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式時(shí)，應(yīng)先了解該系統(tǒng)的電容電流大小，計(jì)算電容電流大小的方法有直接試驗(yàn)法、間接試驗(yàn)法、精確計(jì)算法、圖表估算法、經(jīng)驗(yàn)估算法等。最簡單方便的是經(jīng)驗(yàn)估算法，即根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(duì)于10kV系統(tǒng)取16％、對(duì)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(yàn)系數(shù)，如計(jì)算線路為架空線路，有、無避雷線時(shí)K分別取為0．0033、0．0027(木桿塔、金屬或水泥桿塔時(shí)再增大10％—12％)，計(jì)算線路為電纜線路時(shí)，K的計(jì)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(jì)算出電容電流，對(duì)于10kV配電網(wǎng)，如電纜線路超過16km，電容電流將超過29．7A?？紤]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(fù)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(yùn)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(diǎn)不接地運(yùn)行方式。而對(duì)于35kV配電網(wǎng)而言，一旦電纜線路超過2km，電容電流就會(huì)超過30A。

需說明的是，電纜線路的電容電流可由試驗(yàn)得到的三相電容值計(jì)算得到，而電纜的三相電容值測試是交接試驗(yàn)中的常規(guī)項(xiàng)目。因此計(jì)算K的經(jīng)驗(yàn)公式僅供參考。變壓器連接組別對(duì)中性點(diǎn)接地方式的影響變壓器連接組別對(duì)中性點(diǎn)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(duì)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(diǎn)接地裝置的模式。對(duì)于35kV配電網(wǎng)，根據(jù)電源側(cè)變壓器二次線圈和負(fù)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(tái)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(bǔ)償?shù)慕拥胤绞綍r(shí)都必須采用專用的接地變制造一個(gè)中性點(diǎn)，也可借助于二次變電站的一次線圈側(cè)引出的中性點(diǎn)而采用消弧線圈分散補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償及消弧經(jīng)線圈分散補(bǔ)償均可采用。但實(shí)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(yīng)用這種組合形式，對(duì)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(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式時(shí)應(yīng)注意的問題

(1)一次設(shè)備絕緣水平的選擇。中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地后，由于發(fā)生單相接地時(shí)非故障相的工頻電壓升高值較小，且故障切除時(shí)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(yùn)行情況良好。而上海供電公司仍按照中性點(diǎn)不接地方式選擇設(shè)備，認(rèn)為即使采用小電阻接地，暫態(tài)過是壓也可能達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(diǎn)電阻可按如下公式選擇：R=UP／(2—3)IC(3)式中R為中性點(diǎn)電阻，Ω；UP為系統(tǒng)相電壓，V；IC為系統(tǒng)單相接地時(shí)的電容電流，A。實(shí)際上由式(3)計(jì)算出來的中性點(diǎn)電阻值是一個(gè)滿足繼電保護(hù)裝置動(dòng)作要求的最大值，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可選擇為比計(jì)算值稍大的數(shù)值。上海電網(wǎng)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)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(shí)由電流互感器和零序?yàn)V過器誤差所引起的不平衡電流且有助于零序電流保護(hù)各級(jí)之間的配合，及滿足高電阻接地時(shí)動(dòng)作靈敏系數(shù)的要求。中性點(diǎn)電阻值如選擇得過低，將造成兩個(gè)不利的后果：對(duì)通信線路干擾大，增加了人身觸電的危險(xiǎn)性。根據(jù)日本的經(jīng)驗(yàn)，架空線路系統(tǒng)中性點(diǎn)電阻中的電流為100-200A時(shí)及以電纜為主的配電網(wǎng)中性點(diǎn)電阻的電流為400~800A時(shí)，單相故障接地電流對(duì)通信線路的干擾不大。由上海市區(qū)供電公司的經(jīng)驗(yàn)得知，35KV系統(tǒng)中性點(diǎn)電流在2KA以下未收到干擾通信線路的報(bào)告，由廣州電網(wǎng)的試驗(yàn)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(shí)零序電流為1kA、平行距離為1km時(shí)，其電磁感應(yīng)電壓約為30V，遠(yuǎn)小于430V的限值，但未給出同溝敷設(shè)時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此只要在敷設(shè)電纜時(shí)選擇合適的路徑，即可將大接地電流對(duì)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(shí)，假設(shè)沿自然分布的鋼筋混凝土電桿進(jìn)行接地，則人站在距電桿1m處、手觸及電桿裸露鋼筋時(shí)會(huì)有6KV以上的接觸電壓。因此作者認(rèn)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(diǎn)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(diǎn)才能夠安裝，接地變的安裝地點(diǎn)有兩選擇：母線上或主變壓器出口。作者認(rèn)為接地變應(yīng)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(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)中只能有一個(gè)接地點(diǎn)，不允許兩個(gè)或更多的中性點(diǎn)電阻并列運(yùn)行，且不允許失地運(yùn)行。因此理想方式是中性點(diǎn)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(tái)主變。兩段母線并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)只投入一個(gè)接地電阻；分列運(yùn)行時(shí)，每段母線均投入一個(gè)接地電阻；一臺(tái)主變停電，另一臺(tái)主變帶全站負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，也應(yīng)只投處一個(gè)接地電阻，且最好投入運(yùn)行主變側(cè)的接地電阻，以免出現(xiàn)主變保護(hù)動(dòng)作眺開分段開關(guān)后運(yùn)行母線失去中性點(diǎn)的情況。采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式時(shí)應(yīng)注意的問題

(1)集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償?shù)谋容^。實(shí)際應(yīng)用中兩者的不同主要表現(xiàn)在補(bǔ)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(bǔ)償大約110A的電容電流，因此，消弧線圈集中補(bǔ)償方式最大只能補(bǔ)償100安左右的電容電流，而分散補(bǔ)償方式可以補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏髟诶碚撋鲜菬o限的。例如，德國柏林一個(gè)30KV電纜網(wǎng)絡(luò)的電容電流曾高達(dá)4KA，共采用41臺(tái)消弧經(jīng)圈進(jìn)行補(bǔ)償，其單臺(tái)補(bǔ)償電流為40-I70A，運(yùn)行狀況良好。但分散補(bǔ)償受線路運(yùn)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(shí)有一條線路跳閘，且這條線路的末端裝有補(bǔ)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(duì)于系統(tǒng)的安全運(yùn)行有負(fù)面影響。

(2)消弧線圈容量的計(jì)算。一個(gè)系統(tǒng)中所需配置的消弧線圈補(bǔ)償容量的計(jì)算公式為

Q=I．3ICUe/√3(4)式中Q為消弧線圈實(shí)補(bǔ)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(dòng)補(bǔ)償?shù)膯栴}。近10年來，國內(nèi)廠家制造出了能夠在運(yùn)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(dòng)測量系統(tǒng)電容電流值并據(jù)此自動(dòng)調(diào)整消弧線圈運(yùn)行擋位的裝置，在實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在采用消弧線圈分散補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)中如裝設(shè)兩臺(tái)或更多的具備自動(dòng)調(diào)整功能的消弧線圈會(huì)出現(xiàn)沖突的情況。因此在一個(gè)系統(tǒng)中只能投入一臺(tái)具備自動(dòng)調(diào)整功能的消弧線圈。

(4)長期以來在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)中如何準(zhǔn)確選擇單相接地故障線路是一個(gè)難題，現(xiàn)在有的配電網(wǎng)中采用消弧線圈并聯(lián)短時(shí)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(shí)改變消弧線圈短路阻抗來改變消弧線圈補(bǔ)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(jìn)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(zhǔn)確進(jìn)行故障選線的小電流選線裝置仍是影響中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式應(yīng)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(yàn)—次才能找到故障線路的尷尬局面。

綜上所述，作者認(rèn)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(tái)具有盡可能大可調(diào)容量(至少要達(dá)到100A)的消弧線圈，該消弧線圈應(yīng)裝設(shè)在線測量電容電流和自動(dòng)調(diào)整容量的裝置。同時(shí)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(dòng)調(diào)整功能)，分散設(shè)置的消弧線圈單臺(tái)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(yīng)正常運(yùn)行在公接擋位的中間位置。以減小運(yùn)行方式改變時(shí)分散布置的消弧線圈突然退出運(yùn)行給系統(tǒng)補(bǔ)償能力帶來的影響，此外應(yīng)盡可能地配備高質(zhì)量的小電流選線裝置。

結(jié)語

中性點(diǎn)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(diǎn)。各地區(qū)在選擇接地方式時(shí)應(yīng)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(fù)荷重要程度等實(shí)際情況進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后決定，作者認(rèn)為，在一個(gè)電纜化率極高的配網(wǎng)中應(yīng)優(yōu)先考慮小電阻接地方式，而以于實(shí)際電網(wǎng)中大量存在的混合系統(tǒng)仍應(yīng)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(diǎn)接地方式淺析論文

摘要：針對(duì)發(fā)電廠中壓系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的不斷擴(kuò)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(diǎn)接地方式、合理選擇系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，已是關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)系統(tǒng);可靠性;探討

一、概述

中壓系統(tǒng)以35KV、10 KV、6 KV三個(gè)電壓等級(jí)較為普遍，并且均為中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)。在電氣設(shè)備設(shè)計(jì)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(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，當(dāng)電纜線路較長、系統(tǒng)電容電流較大時(shí)，也可以采用電阻方式。目前，隨著機(jī)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(kuò)展為事故。因此，對(duì)系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行分析和探討，合理選擇系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，已是關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的關(guān)鍵技術(shù)問題。

二、中性點(diǎn)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(diǎn)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(jì)采用了中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。對(duì)于中性點(diǎn)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(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)小電阻接地這兩種接地方式進(jìn)行分析。

1、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，流過接地點(diǎn)的電流較小，其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時(shí)，可不立即跳閘，當(dāng)接地電流小于10A時(shí)，電弧能自滅，因?yàn)橄【€圈的電感的電流可抵消接地點(diǎn)流過的電容電流，若調(diào)節(jié)得及時(shí)，電弧能自滅。對(duì)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(bǔ)償，單相接地故障并不發(fā)展為相間故障。因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的運(yùn)行可靠性，大大高于中性點(diǎn)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(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，由于接地點(diǎn)殘流很小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補(bǔ)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(hù)無法檢測出已接地的故障線路。

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

2、中性點(diǎn)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(diǎn)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(shí)，控制流過接地點(diǎn)的電流在500A左右，也有的控制在100A左右，通過流過接地點(diǎn)的電流來啟動(dòng)零序保護(hù)動(dòng)作，切除故障線路。其優(yōu)缺點(diǎn)是：

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

(2)接地時(shí)，由于流過故障線路的電流較大，零序過流保護(hù)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(diǎn)的電流較大，當(dāng)零序保護(hù)動(dòng)作不及時(shí)或拒動(dòng)時(shí)，將使接地點(diǎn)及附近的絕緣受到更大的危害，導(dǎo)致相間故障發(fā)生。

(4)當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，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(yùn)行可靠性下降。

三、單相接地電容電流

因中性點(diǎn)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(duì)系統(tǒng)中的電容電流進(jìn)行計(jì)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(jì)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(duì)系統(tǒng)單相電容電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，為了準(zhǔn)確選擇和合理配置消弧線圈的容量，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中單相電容電流進(jìn)行實(shí)測是十分必要的。微機(jī)在線實(shí)時(shí)檢測裝置為實(shí)測系統(tǒng)單相電容電流提供了快速準(zhǔn)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(diǎn)位移電壓Ul及中性點(diǎn)位移電流Io，根據(jù)公式Ecr-Un+I?！罼C計(jì)算出單相接地電容電流。式巾XC為系統(tǒng)對(duì)地容抗。

因?yàn)閄C=(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(diǎn)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(dòng)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(jī)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(yùn)行實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量，這樣就不能保證系統(tǒng)始終處于過補(bǔ)償狀態(tài)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)諧振，并難以將故障發(fā)生時(shí)對(duì)地電流限制到最小。

目前，電廠采用的微機(jī)自動(dòng)跟蹤消弧裝置并配套接地自動(dòng)選線環(huán)節(jié)，有效地解決了中性點(diǎn)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(fù)荷，其可調(diào)電抗器為無級(jí)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(diǎn)，裝置采用消弧線圈串電阻接地方式，以抑制消弧線圈導(dǎo)致諧振的問題，其微機(jī)控制單元是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤檢測、調(diào)節(jié)、選線的核心，系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間短。微機(jī)控制消弧裝置有過補(bǔ)、欠補(bǔ)、最小殘流三種方式。

第三篇：第二章 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

提供各原理圖的動(dòng)畫；提供圖2-3的彩色圖片。

第二章 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

第一節(jié)

中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)一、正常運(yùn)行情況

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相導(dǎo)線之間和各相導(dǎo)線對(duì)地之間，沿導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生附加的容性電流。各相導(dǎo)線間的電容及其所引起的電容電流較小，并且對(duì)后面討論的問題沒有影響，故可以不予考慮。各相導(dǎo)線對(duì)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(yùn)行時(shí)，一般認(rèn)為三相系統(tǒng)是對(duì)稱的，若三相導(dǎo)線經(jīng)過完全換位，則各相的對(duì)地?電容相等，根據(jù)電工技術(shù)課程，用節(jié)點(diǎn)法按彌爾曼定理可求得中性點(diǎn)N對(duì)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(duì)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(duì)地電壓分別為電源各相的相電壓。

各相對(duì)地電壓作用在各相的分布電容上，如正常運(yùn)行時(shí)各相導(dǎo)線對(duì)地的電容相等并等于C，正常時(shí)各相對(duì)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(duì)地電容。

對(duì)稱電壓的作用下，各相的對(duì)???地電容電流Icu、Icv、Icw大小相等，相位相差點(diǎn)120°，如圖2－1（c）所示。各相對(duì)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(shí)各相電流Iu、IV、??Iw為各相負(fù)荷電流I?fhu、Ifhv?、I?fhw與相應(yīng)的對(duì)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(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)

2－1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的正常運(yùn)行情況

（a）電路圖；（b）、（c）相量圖

中，當(dāng)由于絕緣損壞等原因發(fā)生單相接地故障時(shí)，情況將發(fā)生顯著變化。圖2－2所示為W相k點(diǎn)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(rèn)為接地處的電阻近

圖2－2 中性點(diǎn)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(dāng)W相完全接地時(shí)，故障相的對(duì)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(dāng)W相完全接地時(shí)，中性點(diǎn)對(duì)地電壓與接地相的相電壓大小相等、方向相反，中性點(diǎn)對(duì)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(duì)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(duì)地電壓升高到線電壓，即升高為相電壓的3倍，各相對(duì)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(shí)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(shí)，系統(tǒng)三相的線電壓仍保持對(duì)稱且大小不變。因此，對(duì)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(duì)用戶供電。

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

??ICV??ICU3?CUPh

（2-5）

Ｗ相接地時(shí)，W相對(duì)地電容被短接，Ｗ相的對(duì)地電容電流為零。此時(shí)三相對(duì)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(diǎn)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(fù)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(shí)流過大地的電容電流，等于正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì)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(duì)地電容值有關(guān)，而對(duì)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(dǎo)線對(duì)地高度、桿塔型式和導(dǎo)線長度有關(guān)。

單相接地電容電流的實(shí)用計(jì)算中可按下式計(jì)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(diǎn)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(jí)調(diào)匝式、在線分級(jí)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(jí)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(hào)溫度計(jì)，而內(nèi)部實(shí)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(gè)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(bǔ)償電流和電壓成線性關(guān)系，減少高次諧波，并得到一個(gè)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(jī)或變壓器的中性點(diǎn)與大地之間，其工作情況如圖2－4所示。

正常運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)的對(duì)地電壓為零，消弧線圈中沒有電流通過。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如Ｗ相接地，中性點(diǎn)的對(duì)地電壓??w圖2－3 離線分級(jí)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(duì)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(diǎn)電壓即?Uw作用下，?有一個(gè)電感電流IL通過，此電感電流必定通過接地點(diǎn)形成回路，所以接地點(diǎn)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(diǎn)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(duì)接地電容電流的補(bǔ)償。如果適當(dāng)選擇消弧線圈的匝數(shù)，可使接地點(diǎn)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(duì)前者，消弧線圈可接在星形繞組的中性點(diǎn)上；對(duì)后者，三角形接線側(cè)的6kV或10kV系統(tǒng)中不存在中性點(diǎn)，需要在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)設(shè)置接地變壓器，其功能是為無中性點(diǎn)的電壓級(jí)重構(gòu)一個(gè)中性點(diǎn)，以便接人消弧線圈（或電阻器）。接地變壓器實(shí)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(gè)匝數(shù)相等、繞向相同的繞組，每相的上面一個(gè)繞組與后續(xù)相的下面一個(gè)繞組反極性串聯(lián)，并將每相下面一個(gè)繞組的首端U2、V2及W2連在一起作為中性點(diǎn)，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(yīng)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(diǎn)直接接地的三相系統(tǒng)

圖2－6所示為中性點(diǎn)直接接地的三相系統(tǒng)電路圖。

一、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的工作原理 正常運(yùn)行時(shí)，由于三相系統(tǒng)對(duì)稱，中性點(diǎn)的電壓為零，中性點(diǎn)沒有電流流過。當(dāng)系統(tǒng)中

圖2－6 中性點(diǎn)直接接地三相系統(tǒng)

發(fā)生單相接地時(shí)，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(hù)裝置應(yīng)立即動(dòng)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(dāng)中性點(diǎn)直接接地時(shí)，接地電阻近似為0，所以中性點(diǎn)與地之間的電位相同，即?Un?0。單相短路時(shí)，故障相的對(duì)地電壓為零，非故障相的對(duì)地電壓基本保持不變，仍接近于相電壓。

二、特點(diǎn)及適用范圍

1.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

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

第四節(jié) 中性點(diǎn)經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)一、中性點(diǎn)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(duì)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(bǔ)償?shù)姆椒ê茈y有效的熄滅接地處的電弧。同時(shí)由于電纜線路發(fā)生瞬時(shí)故障的概率很小，如帶單相接地故障運(yùn)行時(shí)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(zāi)。根據(jù)供電可靠性要求、故障時(shí)暫態(tài)電壓、暫態(tài)電流對(duì)設(shè)備的影響，對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)要求以及本地的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等，可采用經(jīng)低值電阻（單相接地故障瞬時(shí)跳閘）接地方式，如圖2－7所示。

二、中性點(diǎn)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(shí)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(diǎn)。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(jià)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(jī)三相對(duì)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(diǎn)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(jī)的額定相電壓，二次電壓U2可取100V或220V，當(dāng)二次電壓取220V，而接地保護(hù)需要100V時(shí)，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(diǎn)經(jīng)高電阻接地原理接線圖

第四篇：變壓器停送電操作時(shí),變壓器中性點(diǎn)接地刀閘投退分析

變壓器停送電操作時(shí)變壓器中性點(diǎn)接地刀閘投退分析

摘要: 我國110 kV及以上電壓等級(jí)的電力變壓器一般采取中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，此時(shí)變壓器中性點(diǎn)附近的繞組對(duì)地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，達(dá)到了節(jié)約制造成本的目的。這樣，一旦中性點(diǎn)產(chǎn)生過電壓，就直接威脅變壓器中性點(diǎn)的絕緣。為防止此類事件的發(fā)生，在變壓器停、送電操作時(shí)，都要推上變壓器中性點(diǎn)接地刀閘，防止操作時(shí)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(diǎn)

過電壓

接地刀閘 1.變壓器中性點(diǎn)絕緣水平

我國變壓器中性點(diǎn)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(jí)的電力變壓器。

半絕緣：半絕緣變壓器中性點(diǎn)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(diǎn)有效接地的運(yùn)行方式，此時(shí)變壓器中性點(diǎn)附近的繞組對(duì)地電壓比較低，不易發(fā)生絕緣故障，因此變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平大都設(shè)計(jì)得比端部絕緣低，多用在110 kV及以上電壓等級(jí)的變壓器。2．三繞組變壓器工作原理

三相變壓器的每個(gè)鐵心柱上，都套著三個(gè)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(duì)變壓器中性點(diǎn)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(dá)到額定電壓的8—12倍。變壓器設(shè)計(jì)的絕緣強(qiáng)度一般考慮能承受2.5倍的過電壓，中性點(diǎn)的電壓則更低。不論哪一種過電壓，都會(huì)導(dǎo)致變壓器鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流增大，使鐵芯嚴(yán)重發(fā)熱，燒毀變壓器絕緣，特別是中性點(diǎn)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(dāng)變壓器瞬時(shí)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(shí)，推上變壓器中性點(diǎn)接地刀閘的必要性

切除空載變壓器會(huì)產(chǎn)生過電壓：正常運(yùn)行時(shí)，空載變壓器表現(xiàn)為一個(gè)勵(lì)磁電感。因此，切除空載變壓器就是切除一個(gè)電感性負(fù)荷。經(jīng)驗(yàn)表明，用斷路器切斷大于100A以上交流電流時(shí)，磁場能量為零，在切除過程中不會(huì)產(chǎn)生過電壓。但切除空載變壓器時(shí)，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(qiáng)大，從而使空載電流未到零之前就因強(qiáng)制息弧而切斷，也就是發(fā)生空載電流的突然“截?cái)唷薄＝亓骱?，等值電感中?chǔ)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(duì)于一側(cè)有電源的受電變壓器，當(dāng)其開關(guān)非全相拉、合時(shí)，若其中性點(diǎn)不接地有以下危險(xiǎn)：（1）變壓器電源側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地電壓最大可達(dá)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(huì)造成高壓對(duì)低壓的“傳遞過電壓”；（3）當(dāng)變壓器高低壓線圈之間電容耦合，低壓側(cè)會(huì)有電壓達(dá)到諧振條件時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)諧振過電壓，損壞絕緣。對(duì)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(diǎn)未接地，則其中性點(diǎn)對(duì)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(shí)，在一相與系統(tǒng)相聯(lián)時(shí)，由于發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的頻率不同，變壓器中性點(diǎn)又未接地，該變壓器中性點(diǎn)對(duì)地電壓最高將是二倍相電壓，未合相的電壓最高可達(dá)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(shí)，必須合上變壓器中性點(diǎn)地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點(diǎn)絕緣不被破壞。

對(duì)于220KV變壓器從中壓側(cè)向系統(tǒng)送電時(shí)，必須同時(shí)合上變壓器中、高壓側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘。因?yàn)?，變壓器的變比K=U1/U2=220/110=2，當(dāng)合中壓側(cè)開關(guān)時(shí)，產(chǎn)生的過電壓是其額定相電壓的2.5倍時(shí)，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(diǎn)無法承受的，所以，也必須推上變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)地刀閘，只有這樣，才能保證變壓器中性點(diǎn)絕緣不被破壞。

5.中性點(diǎn)對(duì)繼電保護(hù)的影響

110kv及以上系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中低壓側(cè)有電源的變壓器，中性點(diǎn)可能直接接地運(yùn)行，也可能不接地運(yùn)行。對(duì)這類變壓器，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)反應(yīng)單相按地的零序電流保護(hù)，用以在中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)切除故障；還應(yīng)當(dāng)裝設(shè)專門的零序電流電壓保護(hù)，用以在中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)切除故障。保護(hù)方式對(duì)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(dāng)變壓器低壓側(cè)有電源且中性點(diǎn)可能不接地運(yùn)行時(shí)，還應(yīng)增設(shè)零序過電壓保護(hù)。根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ 7－79，對(duì)于直接接地系統(tǒng)的全絕緣變壓器，內(nèi)過電壓計(jì)算一般為3Uxg(Uxg---最高運(yùn)行相電壓）。當(dāng)電力網(wǎng)中失去接地中性點(diǎn)并且發(fā)生弧光接地時(shí)，過電壓值可達(dá)到3.0Uxg，因此不會(huì)損害變壓器中性點(diǎn)絕緣；但在個(gè)別情況下，弧光接地過電壓值可達(dá)到3.5Uxg，仍有損壞變壓器的危險(xiǎn)。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(shí)間，裝設(shè)零序過電壓保護(hù)經(jīng)0.5s延時(shí)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(dá)到4.0Uxg及以上。電網(wǎng)中失去接地中性點(diǎn)且單相接地時(shí)，以0.5s延時(shí)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(diǎn)且發(fā)生單相接地時(shí)，零序過電壓保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。動(dòng)作值應(yīng)按這一條件整定。當(dāng)接地系數(shù)X0/X1≤3時(shí)。故障點(diǎn)零序電壓小于等于0 ．6Uxg，因此，一般可取動(dòng)作電壓力180V。當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)中X0/X1＜3時(shí)，也可取與實(shí)際X。／X1 值相對(duì)應(yīng)的低于180V的整定值。

5.2分級(jí)絕緣的變壓器。

對(duì)于中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行的變壓器，中性點(diǎn)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(hù)也有所不同。

(1)中性點(diǎn)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(shí)，按躲過單相接地暫態(tài)電壓整定的間隙值，能夠保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣免遭內(nèi)過電壓的損害，當(dāng)電力網(wǎng)中失去接地中性點(diǎn)且單相接地時(shí)，間隙放電。對(duì)于中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的變壓器，要裝設(shè)零序電流保護(hù)，用于在中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)切除故障。

此外，還應(yīng)當(dāng)裝設(shè)零序電流電壓保護(hù)，用于在間隙放電時(shí)及時(shí)切除變壓器，并作為間隙的后備，當(dāng)間隙拒動(dòng)時(shí)用以切除變壓器。零序電流電壓保護(hù)由電壓和電流元件組成，當(dāng)間隙放電時(shí)，電流元件動(dòng)作；拒動(dòng)放電時(shí)，電壓元件動(dòng)作。電流或電壓元件動(dòng)作后，經(jīng)0．5s時(shí)限切除變壓器。零序電壓元件的動(dòng)作值的整定與本條第一款零序過電壓保護(hù)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(dòng)作電流為100A。采用上述零序電流保護(hù)和零序電流電壓保護(hù)時(shí)，首先切除中性點(diǎn)接地變壓器，當(dāng)電力網(wǎng)中失去接地中性點(diǎn)時(shí)，靠間隙放電保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣，經(jīng)0.5s 延時(shí)再由零序電流電壓保護(hù)切除中性點(diǎn)不接地的變壓器。采用這種保護(hù)方式，好處是比較簡單，但當(dāng)間隙拒動(dòng)時(shí)，則靠零序電流電壓保護(hù)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(dá)3.0Uxg，個(gè)別情況下可達(dá)3.5Uxg，變壓器有遭受損害的可能性。

(2)中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙。對(duì)于中性點(diǎn)不裝設(shè)放電間隙的變壓器，零序保護(hù)應(yīng)首先切除中性點(diǎn)不接地變壓器。此時(shí)，可能有兩種不同的運(yùn)行方式：一是任一組母線上至少有一臺(tái)中性點(diǎn)接地變壓器，二是一組母線上只有中性點(diǎn)不接地變壓器。對(duì)這兩種運(yùn)行方式，保護(hù)方式也有所不同。

采用比較簡單的辦法：反應(yīng)中性點(diǎn)接地變壓器有零序電流；中性點(diǎn)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(hù)，其動(dòng)作時(shí)限與相鄰元件單相接地保護(hù)配合；零序電流保護(hù)只設(shè)置一段，帶一個(gè)時(shí)限，時(shí)限與零序電流電壓保護(hù)配合，以保證首先切除中性點(diǎn)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(diǎn)絕緣，應(yīng)采取以下措施：

切合110kV及以上有效接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地的空載變壓器時(shí)，應(yīng)先將該變壓器中性點(diǎn)臨時(shí)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(yùn)行工況，110～220kV不接地變壓器的中性點(diǎn)過電壓保護(hù)應(yīng)采用棒間隙保護(hù)方式。對(duì)于110kV變壓器，當(dāng)中性點(diǎn)絕緣的沖擊耐受電壓185kV時(shí)，還應(yīng)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(yīng)進(jìn)行校核。間隙動(dòng)作后，應(yīng)檢查間隙的燒損情況并校核間隙距離。參考資料

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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(duì)系統(tǒng)和網(wǎng)上電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行及操作維護(hù)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(yùn)行的必要措施之一，所以說設(shè)計(jì)、施工高標(biāo)準(zhǔn)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(hù)接地，對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)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(jí)的升高及容量的增加，接地不良引起的事故擴(kuò)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(hù)苦難等特點(diǎn)在工程建設(shè)中受到重視。另外，在設(shè)計(jì)及施工時(shí)也不易控制，這也是工程建設(shè)中的難點(diǎn)之一。因此，為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，降低接地工程造價(jià)，應(yīng)采用最經(jīng)濟(jì)、合理的接地網(wǎng)設(shè)計(jì)思路，本文擬重點(diǎn)就材料選用方面進(jìn)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(dǎo)電性和經(jīng)濟(jì)性，很長時(shí)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(duì)接地電阻的影響也比較大，是安全生產(chǎn)中的一個(gè)大的隱患，這個(gè)問題一直困擾著用戶。同時(shí)，近年生產(chǎn)資料價(jià)格猛漲造成接地成本增加，使得金屬接地材料的缺點(diǎn)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(dǎo)電性和較高的性價(jià)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?；境煞质菍?dǎo)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(jī)械壓模成型。一般來說澆注成型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散、強(qiáng)度低、導(dǎo)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(jī)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(xué)性能好、抗大電流沖擊能力強(qiáng)，質(zhì)量也相當(dāng)穩(wěn)定，但是生產(chǎn)成本較高，批量生產(chǎn)多采用。選型時(shí)，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(shí)，不宜采用澆注成型的非金屬接地體。非金屬接地體的特點(diǎn)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(hù)，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(dá)到良好的效果。

3、降阻劑。降阻劑分為化學(xué)降阻劑和物理降阻劑，化學(xué)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(xué)中的不定性復(fù)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(shí)運(yùn)用，包裹在接地環(huán)和接地體周圍，達(dá)到降低接觸電阻的作用。并且，降阻劑有可擴(kuò)散成分，可以改善周邊土壤的導(dǎo)電屬性。

現(xiàn)在的較先進(jìn)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(hù)（電化學(xué)防護(hù)），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(yīng)掌握其施工技術(shù)，以達(dá)到最佳的效果，物理降阻劑有超過二十年的工程運(yùn)用歷史，經(jīng)過不斷的實(shí)踐和改進(jìn)，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當(dāng)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(jìn)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(diǎn)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(dǎo)電性能良好的不定性導(dǎo)電復(fù)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(huì)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(yán)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(fù)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(yán)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(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)結(jié)合環(huán)境使用是接地工程前期應(yīng)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(shí)間久被腐蝕而喪失接地的功能。同時(shí)，從造價(jià)方面來考慮，使用金屬材料的傳統(tǒng)接地，在工程造價(jià)上可能不會(huì)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(jià)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(jià)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(fèi)用，這些都是應(yīng)該在選擇接地材料時(shí)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(duì)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(yīng)該選用吸水性好的具有較高強(qiáng)度 的非金屬接地棒作為接地體，同時(shí)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(fù)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(gè)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(duì)環(huán)境要求也越來越高，有一個(gè)很小的流涌就可以使設(shè)備損壞，人們對(duì)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(yùn)行，是否有安全隱患的大問題。因而，對(duì)接地材料性能、適用環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)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。