发电厂电气设备中性点运行方式PPT讲稿.ppt
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1、发电厂电气设备中性点运行方式第1页,共39页,编辑于2022年,星期六中性点不接地的三相系统中性点不接地的三相系统中性点经消弧线圈接地的三相系统中性点经消弧线圈接地的三相系统中性点直接接地的三相系统中性点直接接地的三相系统 中性点经阻抗接地的三相系统中性点经阻抗接地的三相系统 主要内容主要内容第2页,共39页,编辑于2022年,星期六概述概述电力系统的中性点是指三相系统作星形连接的变压器和发电电力系统的中性点是指三相系统作星形连接的变压器和发电机的中性点。机的中性点。中性点采用不同的接地方式,会影响到电力系统许多方中性点采用不同的接地方式,会影响到电力系统许多方面的技术经济问题,如电网的绝缘水
2、平、供电可靠性、面的技术经济问题,如电网的绝缘水平、供电可靠性、对通信系统的干扰、继电保护的动作特性等。因此,对通信系统的干扰、继电保护的动作特性等。因此,选择电力系统的中性点运行方式是一个综合性间题。选择电力系统的中性点运行方式是一个综合性间题。本章就中性点不同运行方式的三相系统作一般综合介本章就中性点不同运行方式的三相系统作一般综合介绍。绍。第3页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地系统的正常运行一、中性点不接地系统的正常运行 电电力力系系统统运运行行时时,三三相相导导体体之之间间和和各各相相导导体体对对地地之之间间,沿沿
3、导导体体全全长长分分布布着着电电容容,这这些些电电容容在在电电压压的的作作用用下下将将引引起起附附加加的的电电容容电电流流。各各相相导导体体间间的的电电容容及及其其所所引引起起的的电电容容电电流流较较小小,并并且且对对以以后后所所讨讨论论的的问问题题没没有有影影响响,故故不不予予考考虑虑。各各相相导导体体对对地地之之间间的的分分布布电电容容,分分别别用用集集中中的的等等效效电电容容CU、CV和和CW代代替替。图图2-1(a)为为中中性性点点不不接接地地系系统统正正常常运运行行的的电电路路图图。图图中中断断路路器器QF正正常常运运行行时时处处于于合合闸闸状态。状态。第4页,共39页,编辑于202
4、2年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统假设正常运行时,三相系统对称,同时三相导体经过完全假设正常运行时,三相系统对称,同时三相导体经过完全换位,各相对地电容相等,故中性点换位,各相对地电容相等,故中性点N对地电位对地电位 为为0。各相。各相对地电压分别用对地电压分别用 、表示,则表示,则 第5页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统图图2-1 中性点不接地三相系统的正常运行情况中性点不接地三相系统的正常运行情况(a)电路图;()电路图;(b)、()、(c)相量图)相量图第6页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性
5、点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统各相对地的电压分别为电源各相的相电压。在此对地电压各相对地的电压分别为电源各相的相电压。在此对地电压下,各相对地电容电流下,各相对地电容电流 大小相等,相位差为大小相等,相位差为120。如图如图2-1(c)所示。各相对地电容电流之和为零,所以没有电容)所示。各相对地电容电流之和为零,所以没有电容电流流过大地。各相电源电流电流流过大地。各相电源电流 应为各相负荷电流应为各相负荷电流 与与对地电容电流对地电容电流 的相量和,如图的相量和,如图2-1(b)所示,图中仅画)所示,图中仅画出出U相情况。相情况。第7页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性
6、点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统二、单相接地故障二、单相接地故障图图2-2 中性点不接地三相系统单相接地中性点不接地三相系统单相接地 (a)电路;()电路;(b)相量图)相量图第8页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统在中性点不接地三相系统中,当由于绝缘损坏等原因发生在中性点不接地三相系统中,当由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时,情况将发生明显变化。图单相接地故障时,情况将发生明显变化。图2-2所示为所示为W相相k点发生完全接地的情况。所谓完全接地,也称为金属性接点发生完全接地的情况。所谓完全接地,也称为金属性接地,即认为接地处
7、的电阻近似于零。地,即认为接地处的电阻近似于零。当当W相金属性接地时,故障相对地电压为零,即相金属性接地时,故障相对地电压为零,即 ,第9页,共39页,编辑于2022年,星期六非故障相非故障相U相和相和V相的对地电压相的对地电压 、分别为分别为 各相对地电压的相量关系如图各相对地电压的相量关系如图2-2(b)所示,)所示,、之间的夹之间的夹角为角为60。此时。此时U、W相间电压为相间电压为 ,V、W相间电压为相间电压为 ,而,而U、V相间电压等于相间电压等于 。此时,三相的线电压仍保持对。此时,三相的线电压仍保持对称且大小不变。因此,对电力用户接于线电压的设备的工作称且大小不变。因此,对电力用
8、户接于线电压的设备的工作并无影响,无须立即中断对用户供电。并无影响,无须立即中断对用户供电。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统第10页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统由于由于U、V两相对地电压由正常时的相电压变为故障后的线电压,两相对地电压由正常时的相电压变为故障后的线电压,则非故障相对地的电容电流也相应增大则非故障相对地的电容电流也相应增大 倍。如正常运行时各相倍。如正常运行时各相导线对地的电容相等,设为导线对地的电容相等,设为C,则正常运行时各相对地电容电,则正常运行时各相对地电容电流的有效值也相等,且流的有效值也相
9、等,且单相接地故障时,未接地单相接地故障时,未接地U、V相的对地电容电流的有效值为:相的对地电容电流的有效值为:W相接地时,该相对地电容短接,则对地电容电流为零。相接地时,该相对地电容短接,则对地电容电流为零。第11页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统此此时时三三相相对对地地电电容容电电流流之之和和不不再再为为零零,大大地地中中有有电电流流流流过过,并并通通过过接接地地点点成成为为回回路路,如如图图2-2(a)所所示示,如如选选择择电电流流的的参参考考方方向向为为从从电电源源到到负负荷荷的的方方向向及及线线路路到到大大地地方方向向,则则W相
10、相接接地地处处的的电电流,简称为接地电流,用流,简称为接地电流,用 表示,为表示,为可可见见,单单相相接接地地故故障障时时的的接接地地电电流流,等等于于正正常常运运行行时时一一相相对对地地电电容容电电流流的的三三倍倍。接接地地电电流流的的值值与与网网络络的的电电压压、频频率率和和对对地地电电容容有有关关,而而对对地地电电容容又又与与线线路路的的结结构构(电电缆缆或或架架空空线线)、布置方式和长度有关。实用计算中可按下式计算:布置方式和长度有关。实用计算中可按下式计算:第12页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统对架空线路对架空线路 对电缆线路
11、对电缆线路 式中式中 接地电流,接地电流,A;U 网络的线电压,网络的线电压,kV;L 与电压为与电压为U具有电联系的所有线路的总长度,具有电联系的所有线路的总长度,km。第13页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统 综上所述,中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响综上所述,中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响可从以下几个方面来分析。可从以下几个方面来分析。单相接地故障时,由于线电压保持不变,使负荷电流不变,电力用户单相接地故障时,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。然而要防止由于接地点的电
12、弧或者过能继续工作,提高了供电可靠性。然而要防止由于接地点的电弧或者过电压引起故障扩大,发展成为多相接地故障。所以在这种系统中应装设电压引起故障扩大,发展成为多相接地故障。所以在这种系统中应装设交流绝缘监察装置,当发生单相接地故障时,立即发出信号通知值班人交流绝缘监察装置,当发生单相接地故障时,立即发出信号通知值班人员及时处理,规程规定:在中性点不接地的三相系统中发生单相接地时员及时处理,规程规定:在中性点不接地的三相系统中发生单相接地时继续运行的时间不得超过继续运行的时间不得超过2h,并要加强监视。,并要加强监视。第14页,共39页,编辑于2022年,星期六一、中性点不接地的三相系统一、中性
13、点不接地的三相系统由于非故障相电压升高到线电压,所以在这种系统中,电气设备和线路由于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设计,从而相应地增加了投资。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。接地处有接地电流流过,会引起电弧。如在接地处有接地电流流过,会引起电弧。如在l0kV电网中接地电网中接地电流大于电流大于30A时,将产生稳定电弧,此电弧的大小与接地电流成正比,时,将产生稳定电弧,此电弧的大小与接地电流成正比,从而形成持续的电弧接地。高温的电弧可能损坏设备,甚至导致相间短从而形成持续的电弧接地。高温的电弧可能损坏设备,甚至导
14、致相间短路,尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险。在接地电路,尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险。在接地电流小于流小于30A而大于而大于510A时,可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇时,可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧,这是由于网络中的电感和电容形成的振荡回路所致,随着性电弧,这是由于网络中的电感和电容形成的振荡回路所致,随着间歇性电弧的产生将出现网络电压不应有的升高,引起过电压,其间歇性电弧的产生将出现网络电压不应有的升高,引起过电压,其幅值可达幅值可达2.53倍的相电压,足以危及整个网络的绝缘。倍的相电压,足以危及整个网络的绝缘。第15页,共39页,编辑于
15、2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统中中性性点点不不接接地地系系统统,具具有有单单相相接接地地故故障障时时可可继继续续给给用用户户供供电电的的优优点点,但但当当接接地地电电流流较较大大时时容容易易产产生生电电弧弧接接地地而而造造成成危危害害。为为了了克克服服这这一一缺缺点点,可可设设法法减减少少接接地地处处的的接接地地电电流流。采采用用的的方方法法是是在在出出现现单单相相接接地地故故障障时时,使使接接地地处处流流过过一一个个与与接接地地电电流流相相反反的的感感性性电电流流,因因而而出出现现了了中中性性点点经经消消弧弧线线圈圈接接地地的的运运行方
16、式。行方式。第16页,共39页,编辑于2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统一、消弧线圈的工作原理一、消弧线圈的工作原理消消弧弧线线圈圈是是一一个个具具有有铁铁芯芯的的可可调调电电感感线线圈圈,线线圈圈的的电电阻阻很很小小,电电抗抗很很大大,电电抗抗值值可可用用改改变变线线圈圈的的匝匝数数来来调调节节。它它装装在在系系统统中中发电机或变压器的中性点与大地之间,其工作情况如图发电机或变压器的中性点与大地之间,其工作情况如图2-3所示。所示。第17页,共39页,编辑于2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系
17、统图图2-3 中性点经消弧线圈的接地三相系统中性点经消弧线圈的接地三相系统(a)电路图;()电路图;(b)相量图)相量图第18页,共39页,编辑于2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统正常运行时,中性点对地电压为零,消弧线圈中没有电流通过。正常运行时,中性点对地电压为零,消弧线圈中没有电流通过。单相接地故障时,如单相接地故障时,如W相接地,中性点对地电压相接地,中性点对地电压 ,非故障非故障相对地电压升高相对地电压升高 倍,网络的线电压不变。此时,消弧线圈倍,网络的线电压不变。此时,消弧线圈处于电源处于电源W相相电压作用下,有电感电流相相电压作用
18、下,有电感电流 通过,此电感电流必通过,此电感电流必定通过接地点成为回路,所以接地处的电流为接地电流定通过接地点成为回路,所以接地处的电流为接地电流 电感电电感电流流 的相量和,见图的相量和,见图2-3(a)所示。)所示。第19页,共39页,编辑于2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统接地电流接地电流 超前超前 90,电感电流,电感电流 滞后滞后 90,和相角差,和相角差180,方,方向相反,见图向相反,见图2-3(b)所示,在接地处)所示,在接地处 和和 相互抵消,称为电感相互抵消,称为电感电流对接地电流的补偿。如果适当选择消弧线圈的匝数,可使
19、接电流对接地电流的补偿。如果适当选择消弧线圈的匝数,可使接地处的电流变的很小或等于零,从而消除了接地处的电弧以及由地处的电流变的很小或等于零,从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。消弧线圈也正因此得名。它所产生的危害。消弧线圈也正因此得名。第20页,共39页,编辑于2022年,星期六二、二、中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统通过消弧线圈的电感电流通过消弧线圈的电感电流 。其中。其中L为消弧线圈的电感。为消弧线圈的电感。消弧线圈的外形和小容量变压器相似;为了绝缘和散热,铁消弧线圈的外形和小容量变压器相似;为了绝缘和散热,铁芯和线圈浸放在油箱内;为避免铁芯饱和,保持
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