最新变配电工二PPT课件.ppt

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1、煤矿电网中性点运行方式煤矿电网中性点运行方式及高压选择性漏电保护及高压选择性漏电保护山东煤炭技术学院山东煤炭技术学院二二O一一年元月一一年元月中性点不接地方式-正常运行n三相对称，没有电三相对称，没有电流在地中流过。流在地中流过。n中性点对地电位为中性点对地电位为0n各相对地电压等于各相对地电压等于相电压。相电压。n其中其中C为电网对地电为电网对地电容（高压电网忽略容（高压电网忽略电网对地绝缘电阻电网对地绝缘电阻R）中性点不接地方式单相接地n当发生金属性接地时，接地当发生金属性接地时，接地故障相对地电压为零。故障相对地电压为零。n中性点对地的电压上升到相中性点对地的电压上升到相电压，且与接地相

2、的电源电电压，且与接地相的电源电压相位相反。压相位相反。n非故障相对地电压由相电压非故障相对地电压由相电压升高为线电压。升高为线电压。n三相的线电压仍保持对称且三相的线电压仍保持对称且大小不变，对电力用户接于大小不变，对电力用户接于线电压的设备的工作并无影线电压的设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供响，无须立即中断对用户供电。电。n单相接地电流，等于正常运单相接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三行时一相对地电容电流的三倍，为容性电流。倍，为容性电流。中性点不接地方式-单相接地电流l电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电网模型：假设电网三相对称，忽略电网对地绝缘电阻，只考虑电

3、网对地电容。电阻，只考虑电网对地电容。l电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入电网正常时：三相电压对称，三相经对地电容流入大地的电流相量和为零，即没有电流在地中流动。大地的电流相量和为零，即没有电流在地中流动。各相对地电压等于相电压。各相对地电压等于相电压。l发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非故障发生单相接地时，接地相对地电压为零，而非故障相对地电压变为线电压。因而容易造成两相短路。相对地电压变为线电压。因而容易造成两相短路。l单相接地电流单相接地电流CBCACBCACEUCjCUjCUjIII3)()(.CUIE3单相接地故障对电网的影响n 单相接地时，由于线电压保持不变，使负荷

4、电流不单相接地时，由于线电压保持不变，使负荷电流不变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。变，电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。n 由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起由于接地点的电弧或者由此产生的过电压可能引起故障扩大，发展成为多相接地故障。故障扩大，发展成为多相接地故障。n 非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，非故障相电压升高到线电压，所以在这种系统中，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，从而相应地增加了投资。设计，从而相应地增加了投资。n 在中性点不接地系统中，应装设交流绝缘监察装置，在中性点不接地系统中，应

5、装设交流绝缘监察装置，当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：当发生单相接地故障时，立即发出信号。规程规定：系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过系统发生单相接地时，继续运行的时间不得超过2h，并要加强监视。并要加强监视。v由于煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，电气设备和电由于煤矿井下巷道狭窄，空气潮湿，电气设备和电缆的绝缘容易受潮，电缆也可能遭受脱落的岩石和缆的绝缘容易受潮，电缆也可能遭受脱落的岩石和煤块砸坏，甚至被移动的机器设备等挤压。从而造煤块砸坏，甚至被移动的机器设备等挤压。从而造成漏电和接地事故。据有关的统计资料记载，在此成漏电和接地事故。据有关的统计资料记载，在此情况下，情况下

6、，80%以上的电气短路故障都属于单相漏电以上的电气短路故障都属于单相漏电和接地事故。和接地事故。v单相漏电和接地故障，有可能带来巨大的危害，如单相漏电和接地故障，有可能带来巨大的危害，如引起人身触电，瓦斯煤尘爆炸和电气雷管先期爆发引起人身触电，瓦斯煤尘爆炸和电气雷管先期爆发事故，对通讯、控制线路产生电磁干扰。此外，单事故，对通讯、控制线路产生电磁干扰。此外，单相间歇性电弧接地还有可能产生过电压。线路对地相间歇性电弧接地还有可能产生过电压。线路对地电容与电感元件之间也有可能引起铁磁谐振过电压，电容与电感元件之间也有可能引起铁磁谐振过电压，使那些绝缘薄弱环节相继击穿。同时，单相接地电使那些绝缘薄弱

7、环节相继击穿。同时，单相接地电弧又可能进一步烧坏相间绝缘。所有这些都有可能弧又可能进一步烧坏相间绝缘。所有这些都有可能造成相间短路，引起电缆放炮或电气设备烧毁等严造成相间短路，引起电缆放炮或电气设备烧毁等严重事故。重事故。 单相接地对煤矿的危害单相接地对煤矿的危害 适用范围v单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。单相接地电流与电网电压和电网对地电容有关。v对于短距离、电压较低的输电线路，因对地电容小，对于短距离、电压较低的输电线路，因对地电容小，接地电流小，瞬时性故障往往能自动消除，故对电网接地电流小，瞬时性故障往往能自动消除，故对电网的危害小，对通讯线路的干扰小。对于高压、长距离的危害小

8、，对通讯线路的干扰小。对于高压、长距离输电线路，单相接地电流一般较大，在接地处容易发输电线路，单相接地电流一般较大，在接地处容易发生电弧周期性的熄灭与重燃，出现间歇电弧，引起电生电弧周期性的熄灭与重燃，出现间歇电弧，引起电网产生高频振荡，形成过电压，可能击穿设备绝缘，网产生高频振荡，形成过电压，可能击穿设备绝缘，造成短路故障。为了避免发生间歇电弧，要求造成短路故障。为了避免发生间歇电弧，要求6-10kV电网单相接地电流小于电网单相接地电流小于20A。v因此，中性点不接地方式电缆供电距离比较长的煤矿因此，中性点不接地方式电缆供电距离比较长的煤矿不适宜。不适宜。v煤矿安全规程煤矿安全规程第第457

9、条规定：条规定： 矿井高压电网，必须采取措施限制单相接矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过地电容电流不超过20A。 地面变电所和井下中央变电所的高压馈电地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。置。v中性点不接地的高压电网，接地电流主要成中性点不接地的高压电网，接地电流主要成分为电容电流，而矿井电网供电主要采用电分为电容电流，而矿井电网供电主要采用电缆线路

10、，其对地电容大，造成单相接地电流缆线路，其对地电容大，造成单相接地电流大。大。v单相接地电流过大可能引起电气火灾和电雷单相接地电流过大可能引起电气火灾和电雷管超前引爆等事故；管超前引爆等事故；v规程规定接地网上任一保护接地点的接地电规程规定接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得超过阻值不得超过2欧姆，为保证在发生单相接欧姆，为保证在发生单相接地故障时产生的接地电压不超过安全电压系地故障时产生的接地电压不超过安全电压系列的最高值列的最高值42V，则单相接地电流应限制在，则单相接地电流应限制在21A以下，故规程规定高压电网的单相接地以下，故规程规定高压电网的单相接地电容电流不超过电容电流不超过20

11、A；电网对地电容电流的测量电网对地电容电流的测量v直接接地测量很危险，对电网有冲击和损坏。直接接地测量很危险，对电网有冲击和损坏。v经电容接地测量也较危险，电容需要最后放经电容接地测量也较危险，电容需要最后放电。测量方法：停电后在某一相并入电容并电。测量方法：停电后在某一相并入电容并接地，送电后测量电容电压接地，送电后测量电容电压U2，已知电网相，已知电网相电压电压U1和并联电容和并联电容C1，电网电容，电网电容C=C1*(U1-U2)/U2 。v经电阻接地比较安全，测量也很准确。方法经电阻接地比较安全，测量也很准确。方法是首先使一出线停电，然后将某一相经电阻是首先使一出线停电，然后将某一相经

12、电阻接地，最后送电。测量电网中性点对地电压接地，最后送电。测量电网中性点对地电压和流过电阻的电流，根据公式算出电网对地和流过电阻的电流，根据公式算出电网对地电容电流。电容电流。3 单相接地电容电流的治理单相接地电容电流的治理限制单相接地电容电流的方法主要有：限制单相接地电容电流的方法主要有：改变系统运行方式改变系统运行方式缩小系统规模缩小系统规模改变中性点接地方式改变中性点接地方式采用接地分流装置采用接地分流装置 改变系统运行方式：改变系统运行方式：该方法一般将系统运行方式该方法一般将系统运行方式由并列运行改为分列运行，相当于将由并列运行改为分列运行，相当于将6kV大系统分为大系统分为2个或多

13、个小系统，一般适用于电网规模不大，且从个或多个小系统，一般适用于电网规模不大，且从经济上考虑具备分列运行条件的系统。经济上考虑具备分列运行条件的系统。 缩小系统规模：缩小系统规模：该方法采用该方法采用6kV隔离变压器，隔离变压器，将将6kV大系统从根本上分隔为多个接地小系统，该大系统从根本上分隔为多个接地小系统，该方法因为采用方法因为采用6kV隔离变压器，造价较高，损耗加隔离变压器，造价较高，损耗加大，且系统的运行方式不灵活，同时会造成系统构大，且系统的运行方式不灵活，同时会造成系统构造复杂化。造复杂化。治理方法综述 采用接地分流装置：采用接地分流装置：接地分流装置从严格接地分流装置从严格意义

14、上讲并非一种完善的治理方案，它的主要意义上讲并非一种完善的治理方案，它的主要作用仅是在发生单相电弧接地时，利用并联分作用仅是在发生单相电弧接地时，利用并联分流原理，将不可控的接地点变为实接地点，使流原理，将不可控的接地点变为实接地点，使故障接地点的电弧熄灭，但系统单相接地电容故障接地点的电弧熄灭，但系统单相接地电容电流值并未减小；分流装置对系统发生金属性电流值并未减小；分流装置对系统发生金属性接地不起作用，对电容电流危害的治理仅起到接地不起作用，对电容电流危害的治理仅起到部分作用；因此该方法不符合部分作用；因此该方法不符合煤矿安全规程煤矿安全规程要求，同时该方法安全性较差，不建议采用要求，同时

15、该方法安全性较差，不建议采用。治理方法综述治理方法综述不符合不符合煤炭安全规程煤炭安全规程的要求；的要求； 接地点的电流很难控制在治理接地点的电流很难控制在治理要求达到的残流要求达到的残流5A以下以下 ；选线困难；选线困难； 对抑制间歇性电弧接地过电压效果差对抑制间歇性电弧接地过电压效果差 会使非故障相电压无论在发生何种会使非故障相电压无论在发生何种接地故障时都上升为线电压，对电接地故障时都上升为线电压，对电缆绝缘构成威胁缆绝缘构成威胁 ；接地分流装置鉴相错误时，容易造接地分流装置鉴相错误时，容易造成事故扩大成事故扩大 。治理方法综述 改变中性点接地方式：改变中性点接地方式：即将中性点不接即将

16、中性点不接地系统改造为中性点经消弧线圈接地系统，地系统改造为中性点经消弧线圈接地系统，利用消弧线圈产生的电感电流抵消系统的单利用消弧线圈产生的电感电流抵消系统的单相接地电容电流，从根本上使接地故障点的相接地电容电流，从根本上使接地故障点的接地电流减小。随着技术的发展，目前自动接地电流减小。随着技术的发展，目前自动跟踪补偿消弧线圈技术已经成熟，将中性点跟踪补偿消弧线圈技术已经成熟，将中性点接地方式由中性点不接地改造为中性点经消接地方式由中性点不接地改造为中性点经消弧线圈接地是治理电容电流超标的最有效解弧线圈接地是治理电容电流超标的最有效解决方法。决方法。4 中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接

17、地v原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在原理：单相接地电流主要是电容电流。如果能够在发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电流，则单发生单相接地时部分或全部抵消掉电容电流，则单相接地电流将大减小。方法就是在中性点处加入消相接地电流将大减小。方法就是在中性点处加入消弧线圈。弧线圈。v消弧线圈的工作原理：消弧线圈是一个具有铁芯的消弧线圈的工作原理：消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），可调电感线圈，线圈的电阻很小（消耗功率小），电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值可用改变电抗很大（保证对地绝缘水平），电抗值可用改变线圈的匝数来调节。线圈的匝数来调节。v发生单相接地

18、故障时，通过消弧线圈使接地处流过发生单相接地故障时，通过消弧线圈使接地处流过一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、一个与容性接地电流相反的感性电流，从而减小、甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提甚至抵消接地电流，消除接地电弧引发的问题，提高供电可靠性。高供电可靠性。中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地情况中性点经消弧线圈接地时电流向量图中性点经消弧线圈接地时电流向量图v电容接地电流电容接地电流v消弧线圈流过的电流消弧线圈流过的电流v完全补偿的条件完全补偿的条件v即有：即有：cUBCACII.CBCACBCACECUjUUCjIII3)()(.LUjjXUICLCL0LEI

19、I231CLLI消弧线圈的补偿方式消弧线圈的补偿方式v完全补偿完全补偿v消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为消弧线圈提供的电感电流等于接地电容电流，接地处电流为0。v易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。易满足谐振条件，形成串联谐振，产生过电压。v欠补偿欠补偿v电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。电感电流小于接地电容电流，单相接地时接地电流为容性。v因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出因线路停电或系统频率降低等原因使接地电流减少，可能出现完全补偿。故一般也不采用。现完全补偿。故一般也不采用。v过补偿过补偿v电感电流大于接地电流，单相接地电流为

20、感性。电感电流大于接地电流，单相接地电流为感性。v过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适过补偿方式在电网中得到广泛使用。但过补偿程度要合适.v自动跟踪补偿自动跟踪补偿v 单片机或微机控制单片机或微机控制中性点经消弧线圈接地系统的适用范围中性点经消弧线圈接地系统的适用范围中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统中性点经消弧线圈接地系统与不接地系统同样有着在发生单相接地故障时，可继续供同样有着在发生单相接地故障时，可继续供电电2小时，提高供电可靠性小时，提高供电可靠性.电气设备和线路的对地绝缘应按线电压考电气设备和线路的对地绝缘应按线电压考虑虑.中性点经消弧线圈接地后，能有效地减少中性点经

21、消弧线圈接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接单相接地故障时接地处的电流，迅速熄灭接地处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的地处电弧，防止间歇性电弧接地时所产生的过电压，故广泛应用在不适合采用中性点不过电压，故广泛应用在不适合采用中性点不接地的接地的3-35kV系统。系统。 自动跟踪补偿的消弧线圈可以实时自动跟踪补偿的消弧线圈可以实时跟踪电网系统单相接地电容电流变化情跟踪电网系统单相接地电容电流变化情况，调节出不同的感性电流进行补偿，况，调节出不同的感性电流进行补偿，高压电网单相接地电流主要是电容电流，高压电网单相接地电流主要是电容电流，因此可使故障点的单相接地电流减小到因此

22、可使故障点的单相接地电流减小到最小。最小。自动跟踪补偿消弧线圈原理自动跟踪补偿消弧线圈原理单相接地电流的计算：单相接地电流的计算：)133(0LjCjrEZEIAAE)1133(0LAAERLjCjrEZEI 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时如上页图中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时如上页图所示所示(A相接地相接地)，图中，图中L为消弧线圈电感，为消弧线圈电感，r1、r2、r3分别表示分别表示各相对地的分布绝缘电阻，各相对地的分布绝缘电阻，C1、C2、C3分别表示各相对地的分别表示各相对地的分布电容；仍设分布电容；仍设r1r2r3r，C1C2C3C，由前面的分，由前面的分析可

23、知电网的单相接地电流为：析可知电网的单相接地电流为：LCrAEIIILjCjrEI)133( 从上式中可以看出：当电网中性点经消弧线圈接地后，单相从上式中可以看出：当电网中性点经消弧线圈接地后，单相接地电流将大大降低，特别是当接地电流将大大降低，特别是当IL=IC时，单相接地电流时，单相接地电流IC仅为很仅为很小的有功电流小的有功电流Ir。可以看出，消弧线圈仅在电网发生接地故障时起。可以看出，消弧线圈仅在电网发生接地故障时起作用。因当电网中无接地故障正常运行时，电网中性点对地电位作用。因当电网中无接地故障正常运行时，电网中性点对地电位接近于零，消弧线圈中自然就不会有电感电流接近于零，消弧线圈中

24、自然就不会有电感电流IL流过。故此时与中流过。故此时与中性点不接地系统的正常运行情况相似。性点不接地系统的正常运行情况相似。 为了讨论问题的方便，引入使用消弧线圈时的为了讨论问题的方便，引入使用消弧线圈时的两个参数：两个参数： （a）消弧线圈补偿状态的脱谐度）消弧线圈补偿状态的脱谐度，定义为，定义为LCCLCIIICLC23113/13rCIIdCr1 （b）电网的阻尼率）电网的阻尼率d，定义为电网的单相接地，定义为电网的单相接地电流有功分量与单相接地电容电流之比，即：电流有功分量与单相接地电容电流之比，即： 可见，在忽略消弧线圈电阻影响的情况下，补可见，在忽略消弧线圈电阻影响的情况下，补偿电

25、网的阻尼率与中性点不接地系统一样。偿电网的阻尼率与中性点不接地系统一样。v根据前面分析，可知：根据前面分析，可知：v(1)当当0，称消弧线圈处于全补偿状态，此时，称消弧线圈处于全补偿状态，此时Ic=IL；IE最最小，全部为电阻性电流。小，全部为电阻性电流。v(2)当当 0，称消弧线圈处于欠补偿状态，此时，称消弧线圈处于欠补偿状态，此时IcIL； IE以以电容性为主。电容性为主。v(3)当当 0，称消弧线圈处于过补偿状态，此时，称消弧线圈处于过补偿状态，此时IcIL； IE为为感性电流。感性电流。中性点经消弧线圈接地系统的接地电流、电压相量图中性点经消弧线圈接地系统的接地电流、电压相量图(a)全

26、补偿；全补偿；(b)欠补偿；欠补偿；(c)过补偿；过补偿；自动跟踪补偿消弧线圈分类自动跟踪补偿消弧线圈分类按调节原理：按调节原理：预调式：预调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先是指电网无接地故障情况下，消弧线圈预先自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以自动调谐到合理补偿位置。一般需加装阻尼电阻，以保证中性点位移电压不大于额定相电压的保证中性点位移电压不大于额定相电压的15。随调式：随调式：是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于是指电网无接地故障情况下，消弧线圈处于欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈欠补偿状态，在电网发生单相接地故障时，消弧线圈自动调谐到合理补偿位置。

27、不需阻尼电阻，但接地瞬自动调谐到合理补偿位置。不需阻尼电阻，但接地瞬间无法达到全补偿。间无法达到全补偿。按调节方法：按调节方法：有档调节：有档调节：调节精度低，残流大，一般有调匝式、调调节精度低，残流大，一般有调匝式、调容式。容式。无级调节：无级调节：调节精度高，残流小，一般有调感式、偏调节精度高，残流小，一般有调感式、偏磁式。磁式。常用的自动跟踪补偿消弧线圈形式：常用的自动跟踪补偿消弧线圈形式：v调匝式调匝式v调气隙式（动铁式）调气隙式（动铁式）v偏磁式（直流助磁式）偏磁式（直流助磁式）v磁阀式磁阀式v调容式调容式v调感式调感式调匝式调匝式 利用有载开关调节消弧线圈上设置的若干利用有载开关调

28、节消弧线圈上设置的若干分接头，实现电感量的有级调整。分接头，实现电感量的有级调整。v 所需设备：接地变压器、抽头式消弧线圈、所需设备：接地变压器、抽头式消弧线圈、高压有载开关、阻尼电阻箱、壳体、控制柜。高压有载开关、阻尼电阻箱、壳体、控制柜。v 调节方式：有档调节、预调式。调节方式：有档调节、预调式。v 优点：容量大。优点：容量大。v 缺点：有档调节、调节精度低、调节速度缺点：有档调节、调节精度低、调节速度慢。慢。调气隙式调气隙式 改变磁路中的气隙长度实现电感量的连改变磁路中的气隙长度实现电感量的连续可调。续可调。v 所需设备：接地变压器、可调气隙消弧线所需设备：接地变压器、可调气隙消弧线圈、

29、电动机及其机械传动部件、阻尼电阻箱、圈、电动机及其机械传动部件、阻尼电阻箱、开关柜壳体。开关柜壳体。v 调节方式：无级调节、预调式。调节方式：无级调节、预调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：要求采用精密的机械传动部件，响缺点：要求采用精密的机械传动部件，响应速度慢、噪声大、机构易失灵。应速度慢、噪声大、机构易失灵。该类型基本已经淘汰！该类型基本已经淘汰！偏磁式偏磁式 通过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁通过改变铁芯磁化段磁路上的直流助磁磁通大小来调节交流等值磁导以实现电感的磁通大小来调节交流等值磁导以实现电感的连续可调。连续可调。v 所需设备：接地变压器、可助磁消弧线圈、

30、所需设备：接地变压器、可助磁消弧线圈、控制柜（含直流助磁回路）壳体。控制柜（含直流助磁回路）壳体。v 调节方式：无级调节、随调式。调节方式：无级调节、随调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：随调式、需外部直流电源、响应时缺点：随调式、需外部直流电源、响应时间一般大于间一般大于20ms、维护量大。、维护量大。磁阀式磁阀式 利用自耦励磁技术控制铁心的饱和程度，利用自耦励磁技术控制铁心的饱和程度，实现对补偿电流的连续调节。实现对补偿电流的连续调节。v 所需设备：接地变压器、磁阀式消弧线圈、所需设备：接地变压器、磁阀式消弧线圈、控制柜壳体。控制柜壳体。v 调节方式：无级调节、随调

31、式。调节方式：无级调节、随调式。v 优点：连续无级可调。优点：连续无级可调。v 缺点：随调式、响应时间一般大于缺点：随调式、响应时间一般大于20ms、调、调节原理复杂、易发生故障。节原理复杂、易发生故障。 调容式调容式 采用改变消弧线圈二次侧低压电容电流采用改变消弧线圈二次侧低压电容电流的方法来调节消弧线圈的电感电流。的方法来调节消弧线圈的电感电流。v 所需设备：三相五柱消弧线圈、多组电容所需设备：三相五柱消弧线圈、多组电容器、阻尼电阻箱、控制柜、壳体。器、阻尼电阻箱、控制柜、壳体。v 调节方式：有档调节、预调式。调节方式：有档调节、预调式。v 优点：调节范围大。优点：调节范围大。v 缺点：有

32、档调节、调节精度低、占用设备缺点：有档调节、调节精度低、占用设备多、维护量大、故障扩大可能性大。多、维护量大、故障扩大可能性大。调感式调感式 采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流采用改变消弧线圈二次侧低压电感电流的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现的方法来调节消弧线圈的电感电流。以实现电感的连续可调。电感的连续可调。v 所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、所需设备：三相五柱消弧线圈、电抗器、阻尼电阻箱、壳体。阻尼电阻箱、壳体。v 调节方式：无级调节、预调节。调节方式：无级调节、预调节。v 优点：连续无级可调、调节精度高。优点：连续无级可调、调节精度高。v 缺点：单体容量超过缺点：单体容量超过8

33、0A，体积过大。，体积过大。 XBSG系列自动跟踪补偿消弧线圈是中国矿业大学电气安系列自动跟踪补偿消弧线圈是中国矿业大学电气安全与智能电气研究所在国家全与智能电气研究所在国家“七五七五”攻关项目研究基础上自主攻关项目研究基础上自主开发的产品，申请了三相五柱式消弧线圈专利，并获得煤炭部开发的产品，申请了三相五柱式消弧线圈专利，并获得煤炭部二等奖、教育部三等奖等荣誉，由徐州和纬信电科技有限公司二等奖、教育部三等奖等荣誉，由徐州和纬信电科技有限公司独家生产，现已得到广泛应用。独家生产，现已得到广泛应用。 该系列消弧线圈采用该系列消弧线圈采用预调式预调式调节原理，调节原理，调感式无级调感式无级调节方调

34、节方法，干式法，干式H级绝缘结构，单柜室内安装。级绝缘结构，单柜室内安装。额定电流（A）额定电压（V）干式结构三相自动跟踪补偿消弧线圈XBSG-6(10)/50构成：三相五柱干式消构成：三相五柱干式消弧线圈弧线圈1台、低压电抗台、低压电抗器器2台、阻尼电阻箱台、阻尼电阻箱1台、台、控制器控制器1台、控制器附台、控制器附件件1套、高压开关柜壳套、高压开关柜壳体及附件体及附件1套。套。型号含义型号含义 XBSG系列消弧线圈工作原理图系列消弧线圈工作原理图L：三相五柱消弧线圈；：三相五柱消弧线圈；L1、L2：低压电抗器；：低压电抗器；RL:阻尼电阻阻尼电阻 SCR1SCR4: 可控硅；可控硅；KM：

35、低压交流接触器主触点：低压交流接触器主触点 SCR1 SCR2 RL KM L IL L1 A B C L2 SCR3SCR4 工作原理：工作原理： 三相五柱消弧线圈将消弧线圈固定补偿部分与接地三相五柱消弧线圈将消弧线圈固定补偿部分与接地变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变变压器合二为一，电网无接地故障时相当于接地变压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固压器，有接地故障发生时，相当于接地变压器与固定补偿电感。定补偿电感。通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，通过调整三相五柱消弧线圈边柱磁路气隙的大小，即可调节固定补偿电感电流大小（即可调节固定补偿电感电流大小（520A）。）

36、。 通过可控硅接通低压电抗器通过可控硅接通低压电抗器L1 、L2，调整可控硅，调整可控硅的导通角，即可调节副边电感电流的大小，从而改的导通角，即可调节副边电感电流的大小，从而改变原边的电感电流，实现消弧线圈电感电流对电网变原边的电感电流，实现消弧线圈电感电流对电网对地电容电流的自动跟踪补偿。对地电容电流的自动跟踪补偿。二次线圈上还经过交流接触器的接点二次线圈上还经过交流接触器的接点KM接通一阻接通一阻尼电阻尼电阻RL，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。，限制谐振过电压，抑制铁磁谐振过电压。 预调式、无级调感式调节；预调式、无级调感式调节； 消弧线圈采用三相五柱结构，将消弧线圈和接地变压器合二

37、消弧线圈采用三相五柱结构，将消弧线圈和接地变压器合二为一，为一， H级绝缘、单柜室内安装；级绝缘、单柜室内安装； 二次调感式自动跟踪补偿，无机械传动部分，响应速度快，二次调感式自动跟踪补偿，无机械传动部分，响应速度快，调节精度高，残流小；调节精度高，残流小； 采用预调节技术可时刻跟踪显示电网电容电流值，且对电网采用预调节技术可时刻跟踪显示电网电容电流值，且对电网无注入谐波污染；无注入谐波污染； 采用高性能控制器，具有电网电容电流值、电网电压、零序采用高性能控制器，具有电网电容电流值、电网电压、零序电压值电压值测量功能测量功能，具有自动或手动运行方式、补偿脱谐度或档位、，具有自动或手动运行方式、

38、补偿脱谐度或档位、通道精度等通道精度等整定功能整定功能，具有补偿、故障等，具有补偿、故障等参数追忆功能参数追忆功能，具有零，具有零序过压、过流、五防闭锁、短路等序过压、过流、五防闭锁、短路等保护功能保护功能。 具有具有RS232、RS485通信接口，便于接入变电站综合自动通信接口，便于接入变电站综合自动化系统，可实现遥控、遥测、遥信、遥调。化系统，可实现遥控、遥测、遥信、遥调。XBSG系列消弧线圈成套装置技术参数系列消弧线圈成套装置技术参数v额定电压为额定电压为610kV。v额定电流为额定电流为40A；50A；60A；70A。v电感电流调节范围：电感电流调节范围：1040A；2050A；206

39、0A；3070A或用户要求。或用户要求。v控制部分工作电源：控制部分工作电源：DC220V10。v开关柜柜型：开关柜柜型：GG1A、KGNv安装柜柜型：安装柜柜型：KYN28A、KYN18、KYN10JYN2、定制柜等。、定制柜等。1、问题的提出、问题的提出v煤矿安全规程煤矿安全规程第第457条规定：条规定： 地面变电所和井下中央变电所的高压地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保有选择性的单相接地保护装置护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保有选择性的动作于跳闸的单相接

40、地保护装置护装置。 井下低压馈电线必须装设检漏保护装置井下低压馈电线必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。漏电的馈电线路。二二 高压选择性漏电保护高压选择性漏电保护2、单相接地分析、单相接地分析 首先分析一下电网发生单相接地（包括直接接地和经一首先分析一下电网发生单相接地（包括直接接地和经一过渡电阻接地）故障时，电网零序电压及零序电流的分布情过渡电阻接地）故障时，电网零序电压及零序电流的分布情况。况。v中性点不接地电网发生单相经电阻接地等效电路如上页图所中性点不接地电网发生单相经电阻接地等效电路如上页图所示，由于示，由于

41、A相对地经电阻相对地经电阻RE接地（接地（ RE=0为直接接地），破坏为直接接地），破坏了原电网对地阻抗的对称性，使电源的中性点对地电压不再了原电网对地阻抗的对称性，使电源的中性点对地电压不再为零，假设中性点对地电压为为零，假设中性点对地电压为UN，并忽略线路的阻抗，则电，并忽略线路的阻抗，则电网每相对地电压为：网每相对地电压为：v通过每相对地电容通过每相对地电容C和接地电阻和接地电阻RE的电流之和为零，即：的电流之和为零，即：v根据对称分量法的原理，实际上根据对称分量法的原理，实际上UN就是零序电压就是零序电压U0 ，则：，则： NCCNBBNAAUUUUUUUUU0)(3)(ENANEAC

42、BARUUUCjRUUUUCjEACRjUU310 由于只有零序电流可以流入大地，和接地故由于只有零序电流可以流入大地，和接地故障点构成回路，总的零序电流之和就等于流过接地障点构成回路，总的零序电流之和就等于流过接地电阻的电流电阻的电流IE，方向相反。上页图是将电网所有支，方向相反。上页图是将电网所有支路的对地电容用集中的电容表示，而我们更关心的路的对地电容用集中的电容表示，而我们更关心的是每条支路零序电流及其方向，下图为电网发生单是每条支路零序电流及其方向，下图为电网发生单相接地故障时的零序等效电路。相接地故障时的零序等效电路。 单相接地故障时的零序等效网络及其相量图单相接地故障时的零序等效

43、网络及其相量图a)零序等效网络零序等效网络 b)相量图相量图 从图中可以看出，流过故障支路零序从图中可以看出，流过故障支路零序电流互感器（电流互感器（LH1）的零序电流是所有非）的零序电流是所有非故障支路零序电流之和，方向是由支路指故障支路零序电流之和，方向是由支路指向母线，流过非故障支路零序电流互感器向母线，流过非故障支路零序电流互感器（LH2、LH3）的零序电流就是本支路的）的零序电流就是本支路的零序电流，方向是由母线指向支路。零序电流，方向是由母线指向支路。 目前目前610kV电网的接地保护多采用零电网的接地保护多采用零序电流、零序无功功率方向等的保护原理。序电流、零序无功功率方向等的保

44、护原理。 其中零序电流原理是基于故障线路零序其中零序电流原理是基于故障线路零序电流大于非故障线路零序电流的特点，区分电流大于非故障线路零序电流的特点，区分出故障和非故障元件，从而构成接地保护。出故障和非故障元件，从而构成接地保护。 零序无功功率方向原理是利用故障线路零序无功功率方向原理是利用故障线路零序电流（线路流向母线）滞后零序电压零序电流（线路流向母线）滞后零序电压90 、非故障线路零序电流（母线流向线路）超前非故障线路零序电流（母线流向线路）超前零序电压零序电压90 的特点来实现。由于这一原理的特点来实现。由于这一原理对零序电流的大小要求降低，使之在实际电对零序电流的大小要求降低，使之在

45、实际电网中得到广泛应用，但其对零序电流互感器网中得到广泛应用，但其对零序电流互感器的角特性要求较高。的角特性要求较高。00v对中性点不接地电网的，显然，通过零序电流的大小和方向对中性点不接地电网的，显然，通过零序电流的大小和方向是很容易区分故障支路和非故障支路的，即流过故障支路零是很容易区分故障支路和非故障支路的，即流过故障支路零序电流互感器的零序电流大于流过非故障支路零序电流互感序电流互感器的零序电流大于流过非故障支路零序电流互感器的零序电流，方向正好相反。器的零序电流，方向正好相反。v中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障，就相当于中性点经消弧线圈接地的电网发生单相接地故障，就相当于流

46、过流过故障支路故障支路零序电流互感器的零序电流中增加了一电感性零序电流互感器的零序电流中增加了一电感性电流，方向由支路指向母线，其矢量关系（过补偿）如下图电流，方向由支路指向母线，其矢量关系（过补偿）如下图所示。所示。 从矢量图可看出，由于消弧线圈电感电流的从矢量图可看出，由于消弧线圈电感电流的加入，使流过故障支路零序电流互感器的电流性加入，使流过故障支路零序电流互感器的电流性质变得不确定。即此时流过故障支路零序电流互质变得不确定。即此时流过故障支路零序电流互感器的电流由原来的电容性电流变成：电感性电感器的电流由原来的电容性电流变成：电感性电流（过补偿）或者电容性电流但幅值减小（欠补流（过补偿

47、）或者电容性电流但幅值减小（欠补偿）或者电阻性电流（即非故障支路对地绝缘电偿）或者电阻性电流（即非故障支路对地绝缘电阻电流之和，全补偿）。阻电流之和，全补偿）。 显然，用前面的零序电流原理、零序电流功显然，用前面的零序电流原理、零序电流功率方向原理来区别故障支路与非故障支路是不行率方向原理来区别故障支路与非故障支路是不行的，给接地保护带来困难。的，给接地保护带来困难。3、其他类型的接地保护原理、其他类型的接地保护原理（1）首半波保护原理）首半波保护原理 解决中性点经消弧线圈接地电网的接地保护问题，可解决中性点经消弧线圈接地电网的接地保护问题，可利用接地故障发生瞬间的利用接地故障发生瞬间的暂态电

48、流暂态电流来实现接地保护，即首半来实现接地保护，即首半波原理。该原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬波原理。该原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一间这一假设假设而提出的。当相电压接近最大值时，若发生接地而提出的。当相电压接近最大值时，若发生接地故障，则故障相电容通过故障线路向故障点放电，故障线路故障，则故障相电容通过故障线路向故障点放电，故障线路电感和分布电容使电流具有衰减振荡性。对于中性点经消弧电感和分布电容使电流具有衰减振荡性。对于中性点经消弧线圈接地系统，由于暂态电感电流的最大值应出现在接地故线圈接地系统，由于暂态电感电流的最大值应出现在接地故障发生在相电压经过零值的瞬

49、间，而接地故障发生在相电压障发生在相电压经过零值的瞬间，而接地故障发生在相电压接近最大值瞬间时，消弧线圈中的暂态电感电流接近于零，接近最大值瞬间时，消弧线圈中的暂态电感电流接近于零，其过渡过程与中性点不接地系统的近似相同，故可利用故障其过渡过程与中性点不接地系统的近似相同，故可利用故障线路中故障后暂态零序电流第一个周期的首半波与非故障线线路中故障后暂态零序电流第一个周期的首半波与非故障线路相反的特点实现选择性保护。路相反的特点实现选择性保护。 从上述此原理的工作特点可知，根据首半波从上述此原理的工作特点可知，根据首半波保护原理工作的接地选线装置，显然不能反映相保护原理工作的接地选线装置，显然不

50、能反映相电压较低电压较低(非峰值非峰值)时的接地故障，且受接地故障时的接地故障，且受接地故障点过渡电阻影响较大，同时也存在工作死区。加点过渡电阻影响较大，同时也存在工作死区。加上不同的电网结构，时间常数各不相同，接地暂上不同的电网结构，时间常数各不相同，接地暂态过程的振荡频率等特性也必然不同，从而使首态过程的振荡频率等特性也必然不同，从而使首半波的时间宽度各不相同。因此，利用此原理构半波的时间宽度各不相同。因此，利用此原理构成的保护装置，其适用范围受到限制。此类装置成的保护装置，其适用范围受到限制。此类装置的现场运行也证明，其选择性能较差，目前已经的现场运行也证明，其选择性能较差，目前已经很少