中性点不直接接地电网单相接地故障的.doc

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1、 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）设计（论文）题目：中性点不直接接地电网单相接地故障的检测研究单 位（系别） ：自动化系学 生 姓 名 ：专 业 ：电气工程与自动化班 级 ：学 号 ：指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ： 张抗美填表时间： 2013 年 6 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计（论文）任务书设计(论文)题目 中性点不直接接地电网单相接地故障检测研究 学生姓名 吴俊 系别 自动化系 专业 电气工程与自动化 班级 05130903 指导教师 李洁 职称 讲师 联系电话 13436178872 教师单位 重庆邮电大学移通学院 下任务日期

2、 2013 年 1 月 5 日 主 要 研 究 内 容 、 方 法 和 要 求 设计内容： 中性点不接地电网单相接地故障检测研究的研究思路是：“分散采集、集中判别”。通过在单相接地（出现零序电压）时启动选线功能，实现对单相接地故障检测。 任务要求： 理解中性点不接地电网系统的原理及其运行特点；掌握一般中性点不接地系统单相接地故障的特点和单相接地故障检测方法；掌握微机保护的基本原理、构成和设计方法；提出本课题采用的中性点不接地系统单相接地故障的检测方法；完成中性点不接地电网单相接地故障检测系统的整体设计方案；完成中性点不接地电网单相接地故障检测装置的硬件、软件设计及电路图绘制。 进 度 计 划1

3、按照任务书调查研究、查询相关资料(4周)；2撰写开题报告(5周)；3撰写文献翻译(5周6周)；4总体方案确定(78周)；5系统硬件电路设计(9、10周)；6系统硬件电路调试并用仿真软件画出整体硬件电路图(10周)；7软件设计及调试(11、12周)；8撰写论文初稿（12周)；8撰写毕业论文定稿(13周)；9上交毕业论文定稿及相关教学档案（14周）；准备答辩（15周）。 主 要 参 考 文 献1 李天友配电技术M中国电力出版社，20082 贾清泉非有效接地电网选线保护技术M国防工业出版社，20083 王锡凡，方万良，杜正春现代电力系统分析M北京科学出版社，2003.4 陈慈萱过电压保护原理与运行技

4、术M中国电力出版社，2002指导教师签字： 年 月 日教研室主任签字： 年 月 日备注：此任务书由指导教师填写，并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。摘 要我国366kV中低压配电网大多数采用中性点非有效接地运行方式，俗称小电流接地系统。中性点不直接接地系统的单相接地故障是常见的故障形式，占全网故障的80%以上。当故障发生时故障相电压为零，非故障相电压上升为线电压，但是三相电压依然对称，系统可以带故障运行12h，提高了系统运行的可靠性。但是必须尽快找出故障相并排除故障以免事故扩大和设备损坏。由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，中性点不直接接地系统单相接地故障检测比较困难，接地线路的选择一直没有

5、得到很好的解决，严重阻碍了供电可靠性和自动化水平的提高。因此，研究中性点不直接接地系统单相接地故障特征，不仅对配电线路单相接地故障的快速准确定位和线路修复、可靠供电具有直接帮助，而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都具有十分重要的意义。本文首先对电力系统各种中性点接线方式做了简要介绍，分析了中性点不接地系统两种不同的中性点接线方式的基本原理及运行特点，并对这些接线方式的运行参数进行了综合比较。在深入分析中性点不接地系统单相接地故障时的稳态和暂态电气量的基础上，系统的研究了中性点不接地系统单相接地故障的分析方法，总结论述了中性点不接地系统正常时，各相电压电流的一些基本现象和基本规律；在发生单相

6、接地故障后，系统电压电流的变化情况和各相对地电容电流及系统零序电压的情况。本文主要运用零序无功功率和残留增量法来进行判断和选择。【关键词】单相接地故障 故障选线 残留增量法ABSTRACTNeutral non-effective grounded system is widely adopted in power distribute networks of 366kV in China, it also called small current grounded system, and the single-phase-to-earth fault happens most frequen

7、tly in the system, almost 80% of all faults in the system. During occurrence of the fault, the voltage of the grounded phase down to zero and the voltage of the ungrounded phase up to the line voltage is still symmetrical under fault conditions, the system can keep operating for two hours. However t

8、he fault line must be detected quickly to avoid more seriously fault and destroying devices. The fault line detection is a difficult problem, especially in the resonance grounded power system, because the small fault current and arcing effect etc. so the research of the fault line detection is very

9、necessary and valuable.This article firstly introduces the neutral point connection mode of power system, analyzes the fundamental principle and its function characteristics of the two modes, and compares the parameters of each mode synthetically. This paper analyzes the steady and transient process

10、 of the small current grounded power system, especially on the resonance-grounded power system. The paper makes a model of the small current grounded system and simulates it. In this paper, the use of zero-sequence reactive power and residual incremental method to make judgments and choices .【Keywor

11、ds】Single-phase ground fault Fault line selection Residual incremental method目 录前 言1第一章 中性点不直接接地电网单相接地故障的概况2第一节 本课题的产生背景及研究的意义2一、国内外中性点接地运行现状2二、论文的主要内容4第二章 中性点不直接接地电网单相接地故障分析5第一节 电力系统各种接线方式5一、电力系统接线方式的分类5二、中性点不直接接地方式的主要特点5第二节 中性点不直接接地系统两种接地方式介绍6一、中性点不接地方式原理综述7二、中性点经消弧线圈接地方式10三、两种中性点接地方式的综合比较14第三节 中性

12、点不接地系统电压不平衡的几种现象分析15一、一般情况下的电压不平衡分析15二、4PT电压不平衡输出分析16三、4PT接线错误引起电压表错误反映分析18四、电压互感器中性点击穿保险后出现的不平衡电压分析20五、结论21第四节 中性点不直接接地系统单相接地故障稳态分析22第五节 中性点不直接接地系统单相接地故障时的暂态过程25一、等值回路25二、暂态电容电流26三、暂态电感电流28四、暂态时刻的故障特征30五、本章小结31第三章 中性点不直接接地电网单相接地故障检测33第一节 中性点不直接接地系统选线的基本方法33第二节 中性点不直接接地系统选线常用方法36一、中性点不接地系统36二、经消弧线圈接

13、地系统36结 论40致 谢41参考文献42附 录43一、英文原文43二、英文翻译48前 言一般来说，110kV以上电压等级网络属于输电网，666kV电压等级属于配电网。配电网是电力系统的重要组成部分，在电力系统的各个环节中作为末端直接与用户相联系。电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中性点是否接地及以何种接地是涉及到绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压等级、系统接线和系统稳定等多个方面的综合问题。中压配电网通常采用中性点不直接接地方式，其中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经高阻接地方式、中性点经小电阻接地方式。我国的666k

14、V配电网电力系统多属于小电流接地系统，一般采用中性点不接地或者中性点经消弧线圈接地的工作方式，因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，又称中性点非有效接地系统。接地故障是指由于导体与地连接或对地绝缘电阻变的小于规定值而引起的故障。根据电力系统运行部门的故障统计，由于外界因素（如雷击、大风、鸟类等）的影响，配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以上。当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗的短路回路，接地电流很小，故称为小电流接地系统。它的优点在于发生单相接地故障时多数情况下可以自动熄弧并恢复绝缘。当线路发生永久性单相金属接地故障后，三相系统的线电压仍然

15、是对称的，大小与相位并不变化，但系统的接地相对地电容被短接，对地电压都变为零。为防止另一相在接地而引起两相短路甚至三相电路，因而必须限制一定时间内排除单相故障。长期以来，国内外电力领域的专家学者对中性点不直接接地系统单相接地故障问题进行了大量的研究。发生单相接地故障时，以往采用的检测原理大多是基于故障时产生的稳态信号。但是由于稳态信号比较微弱，受外界因素及运行方式影响大，致使在实际的工程应用中难以提取有效地故障信号。而且，配电网络故障复杂多变，如系统中性点补偿度、各出线长度、故障点位置、过渡电阻大小、短路点电弧的发展等，这些条件的组合，使得在一种故障情况下工作良好的装置，在另一种情况下可能失效

16、。因此，中性点不直接接地系统单相接地保护看似简单易行但实践证明是非常复杂的，这也是一些国家不采用中性点非有效接地方式的主要原因之一。但毕竟中性点不直接接地系统有着得天独厚的优越性，并在我国及其它国家被广泛应用，准确找准故障线路成为当务之急1。第一章 中性点不直接接地电网单相接地故障的概况第一节 本课题的产生背景及研究的意义 我国366kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，多发生在潮湿，多雨天气。发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，故障相对地电压降低，非故障两相的相电

17、压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行12h。因而小电流接地方式可显著提高供电可靠性，同时也具有提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电，还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时，长时间带故障运行极易产生弧光接地，引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。长时间运行会破坏系统的绝缘，对接入系统的线路、配电、变电设备等造成损害。为防止另一相再接地而引起两相短路，甚至三相短路，因

18、而必须限制一定时间内排除单相故障。一、 国内外中性点接地运行现状（一） 国外发达国家配电网中性点接地运行现状 第一次世界大战时期，德国人彼得逊首先提出并发明了消弧线圈，其后在各种电压等级电力网中大力发展中性点经消弧线圈接地方式，从30220kV电网都采用这种接地方式，甚至在柏林市的30kV、1400km电容电流高达4000kA的电缆配电网中，也采用了这种接地方式。 前苏联曾规定366kV电网中性点采用经消弧线圈接地方式，莫斯科市配电电缆网络至今仍是中性点经消弧线圈接地的运行方式。美国各电力公司在30kV及以下的电网，中性点接地方式很不统一。早期广泛采用快速切断故障的方式。目前，消弧线圈接地方式

19、发展很快，但在城市供电电网中（2277kV）中性点直接接地或经低电阻接地的占71%、经消弧线圈接地方式的占12%，不接地的占10.5%，经小电抗接地方式的占6.5%。法国电力公司（EDF）为了改善中压电网的供电可靠性和提高电能质量等，EDF在20世纪80年代中后期，就开始研究采用优化的谐振接地方式，即在全国范围内，将运行了进30年的中性点低电阻、低电抗接地方式的、城市和农村的中压电网，分阶段地全部改造为谐振接地方式运行。日本东京电力公司配电网中性点接地方式采用如下标准：66kV：电阻接地、电抗接地、经消弧线圈接地；22kV：电阻接地；6.6kV：不接地；低压：直接接地。世界各国的配电网中性点在

20、20世纪50年代前后，大都采用不接地或经消弧线圈接地方式；到60年代以后，有的采用直接接地和低电阻接地方式，有的采用经消弧线圈接地方式。（二） 我国配电网中性点接地运行现状建国以后直至80年代中期以前，我国参照苏联的做法，配电网中性点主要采用不接地或者经消弧线圈接地的运行方式。由于电网结构更为复杂，运行方式经常变化，这样消弧线圈调整就存在一定的困难。1987年广州地区20多个变电站先后采用了中性点经小电阻接地方式。随后，深圳、珠海和北京的一些小区，以及苏州工业园20kV配电网采用了低电阻接地，90年代至今上海35kV配电网也全面采用电阻接地方式。与此同时，不少地区在以往消弧线圈运行的基础上开始

21、推广采用自动跟踪、自动调谐及快速投切并联电阻等优化消弧线圈接地系统，使配电网经常处在最佳补偿状态下运行，性能得到一定的改善。自动跟踪补偿的消弧线圈与微机接地保护相配合，近几年来先后在珠海、铁岭供电局，邢台、大同煤矿，山西铝厂、本溪钢厂和辽河油田等地的66、35、10、6及3kV的电网中应用。90年代对过电压保护设计规范（SDJ7-79）进行了修订，并已颁布执行，在新规程中，有关配电网中性点接地方式的修改主要有以下几点： 原规程中规定310kV配电网中单相接地电容电流大于30A时才要求安装消弧线圈，新的规程中电容电流降低为大于10A时要求安装消弧线圈； 根据国内已有的中性点经低电阻接地的运行经验

22、，对635kV主要由电缆线路构成的系统，其单相接地故障电流较大时，中性点经低电阻接地方式作为一种可选用的方案，列入了新规程； 对于6kV和10kV配电系统以及厂用电系统，单相接地电流较小时，将中性点经高电阻接地也作为一种可选方案，列入了新规程。二、 论文的主要内容 针对目前中性点非直接接地系统故障选线普遍存在的缺陷和需要解决的问题，本课题对小电流接地系统单相接地故障时的特征进行了研究。目的是为了快速准确的确定故障线路并给以排除，提高供电可靠性。 论文主要分为三部分： 第一部分，主要是对中性点不直接接地系统单相接地故障的概况，简述了国内外的研究现状及选题的目的意义。第二部分，主要论述了中性点不直

23、接接地系统的主要特点，两种不同的中性点接地方式，重点分析了中性点不接地和经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的情况，分别分析了故障时的稳态量和暂态量，分析了故障后的零序电流和零序电压产生过程。第三部分，通过分析，得出一些可供我们故障选线的方法。第二章 中性点不直接接地电网单相接地故障分析第一节 电力系统各种接线方式电力系统的接线方式是指三相电力系统的中性点以何种方式接地。电力系统中性点可以有多种接地方式，中性点可以直接接地，可以经过某元件接地，也可以不接地。中性点以何种方式与大地相接的问题在工程上就称为中性点的接地方式。中性点接地方式对电力系统运行的很多方面都有影响，是一个很重要、很复杂的问题

24、。一、 电力系统接线方式的分类 电力系统常用的接地方式有：中性点直接接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地（又称谐振接地）、中性点经电阻接地。其中，中性点经电阻接地方式按接地电流大小，又分为高阻接地和低阻接地。上述四种中性点接地方式又可归纳为两大类： 中性点有效接地系统：中性点直接接地或经一低值阻抗接地。通常其零序电抗与正序电抗的比值小于或等于3（即/3),零序电阻与正序电抗的比值小于或等于1（即/1）。这种接地系统中性点接地阻抗小，当发生单相接地故障时，故障回路中将流过很大的短路电流，要求保护装置立即动作，线路终止供电，所以此类系统又称为大电流接地系统； 中性点非有效接地系统：中性点不接地

25、，或消弧线圈接地的系统。通常本系统的零序电抗与正序电抗的比值大于3（即/ 3），零序电阻与正序电抗的比值大于1（即/1)。此类系统由于中性点接地阻抗非常大，发生单相接地故障时电流很小，所以又称为小电流接地系统2。二、 中性点不直接接地方式的主要特点在我国666kV电力系统中普遍采用中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地方式，当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗短路回路，接地故障电流很小，系统线电压的对称性并不遭到破坏，系统还可继续运行一段时间，规程规定一般为12h，为防止系统事故扩大，在接地运行的这段时间里必须设法排除接地点。因此，在单相接地时，一般只要求继电保护能有选择性地发出信号，而

26、不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。该接地方式的主要特点： 电流信号很小中性点非直接接地系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流，其大小与系统规模大小和线路类型有关，数值很小。对于10kV架空线路来说，每30公里线路大约产生1安培的零序电流，电缆线路产生的零序电流稍大一些。这样微弱的故障信号混杂在上百安培的负荷电流中，使得传统的基本过流、方向、距离等原理的继电保护装置根本不可能正确反映故障情况。经中性点接入消弧线圈补偿后，其数值更小，且消弧线圈的补偿状态不同； 干扰大、信噪比小中性点非直接接地系统中的干扰主要包括两个方面：一是在变电站和发电厂的小电流系统单相接地

27、保护装置的装设地点，电磁干扰大；二是由于负荷电流不平衡造成的零序电流较大，特别是当系统较小，对地电容电流较小时，接地回路的零序电流甚至小于非接地回路的对应电流； 随机因素的影响不确定我国配电网一般都是中性点非直接接地系统，其运行方式改变频繁，造成变电站出线的长度和数量频繁改变，其电容电流也频繁改变；此外，母线电压水平的高低，负荷电流的大小总在不断地变化；故障点的接地电阻不确定等等，这些都造成了零序故障电容电流的不稳定； 电容电流波形不稳定中性点非直接接地系统单相接地故障，常常是间歇性的不稳定弧光接地，因而电容电流波形不稳定。第二节 中性点不直接接地系统两种接地方式介绍一、 中性点不接地方式原理

28、综述 通常所讲的中性点不接地，实际上是经过集中于电力变压器中性点的等效电容接地的。中性点不接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，单相接地电流较小，单相接地不形成短路回路，运行中可允许单相接地故障存在一段时间。电力系统安全运行规程规定可继续运行12h，从而获得排除故障的时间，若是由于雷击引起的绝缘闪络，则绝缘可自行恢复，相对提高了供电可靠性。中性点不接地系统的最大优点在于：当线路不太长时能自动消除单相接地故障，而不需要跳闸。中性点不接地方式因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。在发生弧光接地时，

29、对地电容的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达到相电压的数倍，乃至数十倍，对设备绝缘造成威胁。此外，由于电网中存在电容和电感元件，在一定条件下，因倒闸操作或故障，容易引发线性谐振或铁磁谐振，这时线路较短的电网会激发高频谐振，产生较高谐振过电压，导致电压互感器击穿；配电网中存在较长线路时容易激发分频铁磁谐振，在分频谐振时，电压互感器呈较小阻抗，其通过电流将成倍增加，引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏。为解决中性点不接地单相接地时引起的一些后果，早期曾采取过故障相自动接地的措施，但由于这一措施不能解决过电压的问题，且无助于将故障线路选出，故不就被中性点经消弧线圈

30、接地方式和中性点经电阻接地方式所取代10。（一） 中性点不接地方式运行状况 在中性点不直接接地电网（又称小接地电流系统）中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续运行12小时，而不必立即跳闸。这也是采用中性点不直接接地运行的主要优点。但是在单相接地以后，其他两相的对地电压要升高倍。为了防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路，就应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。因此，在单相接地时，一般只要求继电保护能有选择性地发出信号，而不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。如图2.1所示

31、的最简单的网络接线，在正常运行的情况下，三相对地有相同的电容Co，在相电压的作用下，每相都有一超前于相电压90的电容电流流入地中，而三相电流之和等于零，无零序电流。 图2.1 简单网络接线示意图 即 =（+）=0 （2-1） =（+）=0 （2-2）在如图2.1所示的小电流接地系统（中性点不接地）d点发生A相金属性接地时，其向量图如图2.2所示，用、表示电源的各相电动势。 图2.2 A相接地时的向量图各相对地电压为 =0 （2-3） =e （2-4） =-=e （2-5）可见，故障相电压为零，非故障相对地电压升高为原来的倍。因此，系统的零序电压为 =（+ +）=（0 +）=- （2-6）各相对

32、地电容电流为 =e （2-7） =e （2-8） =-(+)=3 （2-9）用相电动势的有效值，则、的有效值为 =3 （2-10） = （2-11）故障线路始端的零序电流为零，即 3=+=+（-）=0 （2-12）由此可见，对于单条线路，当发生单相接地时，流过故障线路的零序电流为零，所以零序电流保护不起作用。（二） 中性点不接地方式系统特点 635kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点不直接接地方式。近几年来两网改造，使中、小城市635kV配电网电容电流有很大的增加，如不采取有效措施，将危及配电网的安全运行。 中性点不接地方式适用于单相接地故障电容电流 10A，以架空线路为主，尤其是农村1

33、0kV配电网。此类型电网瞬间单相接地故障率占60%70%，希望瞬间接地故障不动作于跳闸。 其特点为： 单相接地故障电容电流 10A时，接地点电弧难以自熄，可能产生过电压等级相当高的间歇性弧光接地过电压，且持续时间较长，危及网内绝缘薄弱设备，继而引发两相接地故障，引起停电事故； 系统内谐振过电压引起电压互感器熔断器熔断，甚至烧坏主设备的事故时有发生。二、 中性点经消弧线圈接地方式随着电力系统的发展，配电网采用的电缆线路越来越多，电缆线路的增加导致系统电容电流急剧增加，在中性点不接地的运行方式下电容电流的不断增加对设备绝缘的安全和保护设备的配备带来了严重影响。因此我国在1997年颁布的DL/T62

34、0-1997标准规定当系统电容电流超过10A时，中性点需经消弧线圈接地线电压保持不变，允许继续运行2h，对提高供电可靠性、电气设备和线路的绝缘水平、减轻对通信系统的干扰等方面具有很好的保护作用，但其单相接地故障线路的选择也是困扰电力工作者的一个难题。正确选择中性点接地方式对确保配电网的安全运行十分必要。首先系统发生瞬间单相接地故障时不断电。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈，当由于电气设备绝缘不良、外力破坏、运行人员误操作、内部过电压等任何原因引起的电网瞬间单相接地故障时，接地电流通过消弧线圈呈电感电流，与电容电流的方向相反，可以使接地处的电流变得很小或等于零，从而消除了接地处的电弧以及由此

35、引起的各种危害，自动消除故障，不会引起继电保护和断路器动作，大大提高了电力系统的供电可靠性。 由于消弧线圈能够有力地限制单相接地故障电流，虽然非故障相对地电压升高倍，三相导线之间线电压仍然平衡，发电机可以免供不对称负荷，电力系统可以继续运行。特别是在电源紧张或停电后果严重时，有足够的时间启动备用电源或转移负荷，避免突然中断对用户的供电而陷入被动局面。 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，接地电流与故障点的位置无关。由于残流很小，接地电弧可瞬间熄灭，有力地限制了电弧过电压的危害作用。继电保护和自动装置、避雷器、避雷针等，只能保护具体的设备、厂所和线路，而消弧线圈却能使绝大多数的单相接地故

36、障不发展为相间短路，发电机可免供短路电流，变压器等设备可免受短路电流的冲击，继电保护和自动装置不必动作，断路器不必动作，从而对所在系统中的全部电力设备均有保护作用。当今社会，多种信息处理系统广泛应用于国防、社会生产、生活的各个方面，但其抗干扰能力却很差，电磁兼容问题成为一个崭新的研究领域。强电干扰弱电，电力系统是矛盾的主要方面。目前最好地解决方法是引入光纤，却存在着投资增加。实际上，由于中性点经消弧线圈接地系统有效地限制单相接地故障电流，所以不失为一种经济有效的办法，补偿系统能够向通信系统提供良好的电磁兼容环境。所以，中性点采用经消弧线圈接地的电网具有很高的运行可靠性。（一） 中性点经消弧线圈

37、接地方式运行状况中性点经消弧线圈接地系统单相接地的电流分布如图2.3所示。图2.3 经消弧线圈接地单相接地故障时电流分布 假设某个时刻线路2发生了单相金属性接地故障，A相某点接地，对地电容被短接，各电压、电流的相量关系如图2.4所示。图2.4 单相接地故障电压、电流相量图其中，A相对地电压变为零，非故障相B相和C相电压分别变为相对A相的线电压，幅值升高至倍，中性点电压由零上升为-。 故障点零序电压为 =(+)=- （2-13）若忽略负载不对称引起的不平衡电流及对地电容电流在线路及电源阻抗上的电压降，则在整个系统中，A相对地电压均为零，非故障相电压幅值升高至倍，即对地电容电也随之升高至倍。同时，

38、消弧线圈的电感电流经故障点沿故障线返回，因此故障点的电流增加一个电感分量的电流，则如图2.1所示流过故障点的电流是电网中所有非故障相对地电容电流与消弧线圈电感电流之和 （2-14)其中为电网单相对地所有电容的总和，式2-14表明，流过故障点的电流数值为正常运行状态下电网三相对地电容电流与消弧线圈电感电流之和，由于与反相，因此故障点电流将因增加了消弧线圈而减少。非故障线路始端的零序电流为 =(+)=- (2-15）式2-15故障线路始端的零序电流为线路本身的电容电流，容性无功功率方向为母线流向出线。故障线路始端的零序电流为 (2-16) 即故障线路零序电流为所有健全线路电容电流与消弧线圈电感电流

39、之和，由于与反相，其容性无功功率方向将由二者之间的大小关系决定。如果小于，电网处于欠补偿状态；等于，电网处于完全补偿状态；若大于，则电网处于过补偿状态。 从图中可知，当发生单相接地时，非故障线路电容电流的大小、方向与中性点不接地系统一样，但对故障线路来说，接地点增加了一个电感分量的电流。从接地点流回的总电流为 （2-17）式中：为消弧线圈的补偿电流，为全系统的对地电容电流。由于和相位差为180，将随消弧线圈的补偿程度而变，因此，故障线路零序电流的大小和方向也随之改变13。（二） 中性点经消弧线圈接地方式系统特点 中性点经消弧线圈接地适用于单相接地故障电容电流 10A，瞬间性单相接地故障较多的架

40、空线路为主的配电网。 其特点为： 利用消弧线圈的感性电流补偿接地点流过的电网容性电流，使故障电流10A，电弧自熄，熄弧后故障点绝缘自行恢复； 减少系统弧光接地过电压的概率； 降低了接地工频电流(即残流)和地电位升高，减少了跨步电压和接地电位差，减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。 目前国内运行的消弧线圈分手动调节和自动跟踪补偿两类：前一种手动调节时，消弧线圈需退出运行，且人为估算电容电流值，误差较大，现已较少使用；后一种能自动进行电容电流测量并自动调整消弧线圈，使补偿电流适应系统的变化，现一般都选择该种消弧线圈。 根据我局变电所运行情况显示，调匝式价格较底，但调整级数较少，不能完全适应

41、系统变化。调气隙式补偿线性度较好，但震动噪音极大，运行人员反映强烈，有待改进。调容式反应迅速可靠，运行安静平稳，运行人员反映较好。 中性点经消弧线圈接地方式的主要缺陷有： 采用中性点经消弧线圈接地方式，不仅减小了线路的故障电流，而且故障线路的零序电流方向也发生了变化，给接地保护的正确选线提出了更高的要求； 中性点经消弧线圈接地方式易发生谐振，且消弧线圈的补偿量不易随电容电流的增加而增加； 消弧线圈的阻抗较大，既不能释放线路上的残余电荷，也不能降低过电压的稳态分量，因而对其它形式的操作过电压不起作用。三、 两种中性点接地方式的综合比较表2.1 两种中性点接地方式综合比较比较项目不接地 经消弧线圈接地单相接地电流大 小触电危险性大减小单相电弧接地过电压最高较高单相接地保护较难难对通信的感应危害较小小铁磁谐振过电压高高操作过电压最高高高压串入低压引起过电压最高较高保护接地的安全性单相接地电流大时危险安全第三节 中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。