第01部分-电网的接地方式.ppt

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1、电网的接地及其保护方式电网的接地及其保护方式1一、电网的接地方式一、电网的接地方式2中性点直接接地电网中性点直接接地电网l110kV电网l220kV电网l330kV电网l500kV电网中性点直接接地电网大接地电流系统：单相大接地电流系统：单相故障率很高，必须快速故障率很高，必须快速切除接地故障，以免危切除接地故障，以免危及电气设备。及电气设备。3中性点非直接接地电网中性点非直接接地电网l35kV电网l10kV电网l6kV电网中性点非直接接地电网中性点不接地电网中性点经消弧线圈接地电网中性点经电阻接地电网小接地电流小接地电流系统：单相系统：单相接地不破坏接地不破坏线电压的对线电压的对称性，允许称

2、性，允许继续运行继续运行12小时。小时。4中性点接地方式与下列因素有关供电可靠性通信干扰继电保护过电压绝缘设备和人身安全中性点直接接地时导致经常跳闸停电电压等级越高，允许的过电压倍数越低，绝缘费用呈几何级数增长。不同的保护原理零序分量对通信干扰很大5大接地电流系统：大接地电流系统：中性点有效接地方式（部分接地，避免单相接地故障短路电流过大）中性点全接地方式中性点经低阻接地方式（限制短路电流）6小接地电流系统：小接地电流系统：中性点不接地方式中性点经消弧线圈接地方式（使电容电流熄灭，避免弧光过电压）中性点经高阻接地方式（降低过电压，增大了短路电流）7故障分析故障分析故障的通用计算，适用于中性点接

3、地和不接地系统。故障发生时，相当于人为在原短路点接入一组不对称电势源，应用对称分量法分析各种不对称故障时，都可得到下列正、负、零序网络方程如下：8单相接地故障的分析：单相接地故障的分析：边界条件：以A相接地故障为例：9单相接地故障的分析：单相接地故障的分析：边界条件：以A相接地故障为例：10单相接地的复合序网单相接地的复合序网中性点接地方式决定了零序阻抗的大小。11单相接地故障的分析：单相接地故障的分析：以A相接地故障为例：可见，若零序阻可见，若零序阻抗小于正序阻抗，则抗小于正序阻抗，则单相故障情况下的短单相故障情况下的短路电流大于三相故障路电流大于三相故障的情况，这是不希望的情况，这是不希望

4、见到的。见到的。系统接地点过多系统接地点过多将导致零序阻抗小。将导致零序阻抗小。在三相短路故障情况下：12由故障相各序电压求得健全相电压为：由故障相各序电压求得健全相电压为：将各序电压代入相电压的计算公式求取健全相电压13由故障相各序电压求得健全相电压为：由故障相各序电压求得健全相电压为：健全相B相电压为：14由故障相各序电压求得健全相电压为：由故障相各序电压求得健全相电压为：健全相C相电压为：15由此得到健全相电压的变化量为：由此得到健全相电压的变化量为：定义：16健全相电压变化量及故障相电流分别为定义：17（1）当：零序阻抗为零，故零零序阻抗为零，故零序电压为零。序电压为零。特例特例118

5、（1）当：只有在这种特殊情况只有在这种特殊情况下，健全相电压才保下，健全相电压才保持不变。持不变。特例特例219（1）当：健全相电压升高健全相电压升高sqrt(3)倍。且夹角为倍。且夹角为60度。属于中性点不度。属于中性点不接地的情况。接地的情况。特例特例320一般情形：一般情形：单相接地故障时，健全相电压在0.866,1.732EA范围内变化，相对相位在18060度范围内变化。21大电流接地系统的特点大电流接地系统的特点（1 1）发生单相接地故障后，故障相有短路电流；）发生单相接地故障后，故障相有短路电流；故障点位置不同，母线上的电压不同，在母线处故障点位置不同，母线上的电压不同，在母线处金

6、属性接地时，故障相电压为零；非故障相金属性接地时，故障相电压为零；非故障相电压与系统零序阻抗与正序阻抗的比值有关。电压与系统零序阻抗与正序阻抗的比值有关。当当K=1K=1时，非故障相电压与故障前相同。时，非故障相电压与故障前相同。（2 2）有短路电流；）有短路电流；（3 3）必须装设动作于跳闸的保护。）必须装设动作于跳闸的保护。22小电流接地系统的特点小电流接地系统的特点（1 1）发生单相接地故障后，仅有分布电容引起）发生单相接地故障后，仅有分布电容引起的电容电流；的电容电流；（2 2）故障点位置不同，母线上的电压不同，在）故障点位置不同，母线上的电压不同，在母线处金属性接地时，故障相电压为零

7、；当零序母线处金属性接地时，故障相电压为零；当零序阻抗为无穷大时非故障相电压升高为线电压，其阻抗为无穷大时非故障相电压升高为线电压，其夹角为夹角为6060度。度。（3 3）由于没有短路电流，可装设动作于信号的）由于没有短路电流，可装设动作于信号的保护。保护。23二、中性点非直接接地二、中性点非直接接地电网的单相接地保护电网的单相接地保护24目目 录录（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点（三）中性点非直接接地电网的单 相接地保护（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点25各相对地电压：零序电压：1.发生A相接地时，各相电压和零序电压健全相电压升高1.732倍，相对相位为60度，即前

8、文中 的情况。（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点26单相故障时的相量图电流为容性电流（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点27 单相接地时，电容电流分布图（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点282.在非故障线路上，各相电流和零序电流各相电流：线路始端零序电流：其值等于线路I本身的电容电流，方向：母线线路（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点293.发电机出线端的零序电流（非故障元件）其值等于发电机本身的电容电流，方向：母线发电机（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点304.在故障线路上，各相电流和零序电流各相电流：线路始端零序电流：其值等于非故障元件电容电流之和，方向

9、：线路母线。（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点31单相接地的零序等效网络和向量图（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点32结论：（3）在故障元件上的零序电流为全系统非故障元 件电容电流之和，方向为从线路流向母线 （1）发生单相接地时，全系统都会出现零序电压（2）在非故障元件上的零序电流，等于该元件本 身的电容电流，方向为从母线流向线路（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点33目目 录录（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点（三）中性点非直接接地电网的单 相接地保护（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点34 当电网的电容电流不大时，单相接地时接地点电弧可自行熄灭，故

10、障点可自行消除。当电容电流较大时，接地故障点电弧便不会自动熄灭，并且产生间歇性电弧，引起过电压，使非故障相电压大大升高，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点接地短路，扩大了事故。（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点35间歇性电弧的产生地点 城市配电网络由于电压等级较低，发生短路故障时的故障电流较小，又由于单相接地故障中的短路电流等于非故障相对地电容电流的总和，而对地电容电流本身很小，综合以上原因在低压配电网络中常采用中性点不接地的网络结构，所以间歇性电弧常发生在配电网络中。36间歇性电弧的产生条件 间歇性电弧的产生与故障时的短路电流大小是息息相关的。短路电流大小与输电线路长度成正比。可

11、知，线路长度越长，发生单相接地故障时的短路电流越大，越容易产生电弧。而为了保证电弧能在故障期间间歇性的熄灭，故障电流必须保证不能太大，同时故障电流太小则电弧在故障电流过零点灭弧后将不能复燃。37 对于10kV电网，架空线路长度不超过1000km，其发生单相接地故障时的故障电流将不会超过30A；对于35kV电网，架空线路长度不超过100km其发生单相接地故障时的故障电流间不会超过10A。在这种条件下，由于电动力和热空气的作用，接地电弧能够在一定时间内自熄。否则，由于短路电流太大，每次短路电流过零时的灭弧过程非常短暂，可以认为电弧一直稳定地燃烧。38 间歇电弧过电压的形成原因有三种理论：高频熄弧理

12、论、工频熄弧理论和熄弧恢复抗电强度理论。这里以工频熄弧理论为例说明间歇电弧过电压的产生原因。39等效电路图40矢量图4142 中性点不接地电网发生单相短路故障时可能发生间歇性电弧过电压；间歇性电弧从故障发生时刻起弧，经过工频半周期后熄灭，以后，每隔半个工频周期依次发生熄弧和重燃；故障相的最大过电压为2U（U表示电源电势的有效值），非故障相的最大过电压为3.5U。43 我国黑龙江省电力试验研究所在某35kV电网（线路总长231.6kM，故障电流为27.5A）中无消弧线圈时测得的最大过电压为：非故障相3.16U；故障相2U；中性点1.63U（其中U表示电源电势有效值）。44K.Berger曾在8.

13、6kV的电网中试验过近千次，测得故障点接地电流为1.14.5A，最大过电压为：非故障相3.5U；故障相1.8U。他和R.Pichard在50kV电网中测得非故障相最大过电压为3.1U,超过2.8U的概率为3.8%。45 当电网的电容电流超过一定数值时，中性点要装设消弧线圈。额定电压（kV）61035允许的最大接地电流（A）301010（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点46（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点47 电网的中性点经消弧线圈接地后，如补偿取得合理，则单相接地电流减小，电弧容易熄灭。也降低了电弧接地过电压数值、金属性接地可继续供电、减小单相接地引起多相接地或相

14、间故障的或然率。（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点48单相接地的零序等效网络和向量图（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点49 电网单相接地时，L与3C0处在并联振荡状态，作用的电动势为故障点零序电压U0；电网正常运行时，L与3C0处在串联振荡状态，作用的电动势为不平衡电压Eeq；（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点50全补偿：欠补偿：过补偿：在偏移电压作用下产生谐振当部分线路切除后会形成全补偿不存在谐振问题补偿度：全补偿：欠补偿：过补偿：在偏移电压作用下产生谐振消弧线圈的补偿方式 采用过补偿后不仅使得短路点电流减小，另一方面还可使得故障点电流呈感性。（二）

15、中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点51（1）采用过补偿方式后，故障线路零序电流的数 值为电感电流与电容电流的差，其值较小（2）采用过补偿方式后，故障线路的零序流为感 性电流，其方向为母线流向线路，与非故线 路的方向一致结论：（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点52目目 录录（一）中性点不接地电网单相接地 故障的特点（三）中性点非直接接地电网的单 相接地保护（二）中性点经消弧线圈接地电网单相接地故障的特点53（三）中性点非直接接地电网的单相接地保护1.无选择性绝缘监视装置+延时延时信号信号542.零序电流保护 大于本线路的电容电流*延时延时信号信号+灵敏度的校验：动作电流的整定：显然小接地电流显然小接地电流系统的零序保护系统的零序保护的灵敏系数不好的灵敏系数不好满足。满足。（三）中性点非直接接地电网的单相接地保护553.3.零序功率方向保护 零序功率方向保护是利用故障线路和非故障线路的保护安装处零序电流方向相反的特点构成*延时延时信号信号+*（三）中性点非直接接地电网的单相接地保护56