电力系统中性点运行方式及其消弧线圈介绍.ppt

1,电力系统中性点接地方式 及消弧线圈介绍 磁控产品事业部 赵东生 2010年5月8日,2,内容概括,1.电力系统中性点接地方式介绍 2.常见消弧线圈原理介绍 3.磁控式消弧线圈原理介绍 4.消弧试验,3,1.电力系统中性点接地方式,4,首先要明确两个概念： 1.什么是电力系统 2.什么是中性点,5,电力系统定义： 由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体称为电力系统。,6,目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV。 最高投入使用的电压是750KV,正在试验1000KV特高压交流输电。 通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。10kV及其以下的电压线路称为配电线路。将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。 配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35110KV），中压配电网（610KV，苏州有20KV的），低压配电网（220/380V）；,7,什么是中性点,在星形连接的三相电路中，其三个线圈(或绕组)连在一起的一点称为中性点。 电力系统的中性点是指三相电力系统中绕组或线圈采用星形连接的电力设备（如发电机、变压器等）各相的连接对称点和电压平衡点，其对地电位在电力系统正常运行时为零或接近于零。电力系统中性点接地是一种工作接地，保证电力设备和整个电力系统在正常及故障状态下具有适当的运行条件。,中性点的定义,8,中性点接地方式分类,电力系统中性点接地方式有两大类: 大接地电流系统：中性点直接接地或经过低阻抗接地； 小接地电流系统：中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地， 其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。,9,1、直接接地： 优点：系统绝缘水平低 缺点：接地电流大、供电可靠性低,中性点接地方式,10,中性点直接接地的特点： 1. 它在发生一相接地故障时,非故障相地对电压不会增高, 因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压愈高，经济效果愈大；所以在110KV及以上的系统，都采用中性点直接接地。 2. 在中性点直接接地系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，因而应立即使继电保护动作，将故障部分切除。 3. 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统实现就比较容易，由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。,中性点接地方式,11,2、中性点不接地 优点：可连续供电 缺点：接地电弧不易自行熄灭、绝缘水平要求很高,中性点接地方式,12,1. 在中性点不接地系统中，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行。当中性点不接地的系统中发生一相接地时，非故障相电压升高，接在相间电压上的设备的绝缘薄弱点很可能会被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。 2.在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。在接地处还可能出现间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。 由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，其数值可达(2.53)Ux。这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。,中性点接地方式,13,电力行业标准DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合中明确规定： 310kV架空线路构成的系统和所有35kV、66kV电网，当单相接地故障电流大于10A时，中性点应装设消弧线圈； 310kV电缆线路构成的系统，当单相接地故障电流大于30A时，中性点应装设消弧线圈。 产品标准 DL1057-2007自动跟踪补偿消弧线圈成套装置技术条件于2007年发布。,标准对消弧线圈的使用条件的规定,14,3、经消弧线圈接地（谐振接地方式） 优点：可带故障运行、补偿接地电流 缺点：绝缘水平要求较高,中性点接地方式,15,在中性点不接地电网中,单相接地故障占80%,随着单相接地电容电流的增大，愈来愈多的接地故障不能自动消除，间歇性接地电弧会在系统中引起过电压,采用谐振接地(消弧线圈接地),消弧线圈产生的电感电流补偿了接地点电容电流，降低了故障相电压恢复速度,使接地点电弧自动熄灭，使系统自动恢复正常,发生稳定性单相接地时，很小的残余接地电流并不会造成危险，系统仍可继续供电，运行人员可在规定的时间内发现并处理故障.,谐振接地的目的、意义,16,消弧线圈的作用： 1.补偿了接地点电容电流， 2.降低了故障相电压恢复速度, 有利于使接地点电弧自动熄灭,17,单相接地后系统电流分布图,18,我国电力系统中性点的运行方式,目前我国电力系统中性点的接地方式，大体是： (1)对于6-10kV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大，为了提高供电可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。 (2)对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式。并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。 (3)20-60kV的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不很大，网络不很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地方式。 (4)1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行。但电压为380/220V的系统，采用三相五线制，零线是为了取得相电压，地线是为了安全。,19,4、经电阻接地： 优点：永久性接地可快速切除，保护简单 缺点：接地电流较大，需要跳闸,中性点接地方式,20,中性点接地产品 消弧线圈 小电阻 如何选择？,21,目前普遍接受的观点,1.选择消弧线圈还是小电阻需要综合考虑 2.在以架空线为主体的配电网中，外力或雷电造成的瞬时单相接地故障占很大比例，在这类配电网中采用中性点经消弧线圈接地方式的优越性是明显的； 3.在城市中心区，配电网以电缆线路为主，为解决经消弧线圈接地方式出现的诸多问题，配电系统中性点采用小电阻接地方式。,22,2.常见消弧线圈原理介绍,23,消弧线圈分类,按消弧线圈的运行及补偿方式可分： 预调式 调匝式 随调式 高短路阻抗式 调容式，偏磁式，磁通补偿式，, 调气隙式，磁阀式,24,预调式和随调式比较 预调式：系统正常运行时，消弧线圈始终靠近谐振点运行；单相接地故障时，消弧线圈零延时进行补偿，无需调节。 随调式：系统正常运行时，消弧线圈远离谐振点；发生单相接地故障后，调节消弧线圈靠近谐振点；故障恢复后，再调节消弧线圈远离谐振点。,两种调节方式的特点,25,消弧线圈按照控制有以下几种: 调匝式：通过改变消弧线圈的接头位置来改变电抗值的方式 高短路阻抗变压器式：利用调节变压器短路阻抗的方式实现 调容式：通过在变压器的二次侧接入电容器，通过对电容器的投切改变等效电抗值的方式 调气隙方式：通过改变消弧线圈气隙大小以调节电抗量的方式 直流偏磁式：通过改变消弧线圈铁芯磁饱和程度来改变电抗值的方式,消弧线圈分类,26,消弧线圈方式比较,27,消弧线圈方式比较,28,特点: 电感分段调节； 预调式，需串阻尼电阻； 技术简单、成本低。,调匝式消弧,29,特点： 调节范围较宽； 响应速度快，谐波小； 电容可能放大电网谐波，导致烧毁。,调容式消弧,30,特点： 1. 加采用可控硅斩波的方式，尽管加入滤波电路, 残流谐波较大，系统正常时候整体呈容性。 2. 控制方式简单，连续可调, 导通角处于某角度时,对应不同的电抗值；,高短路阻抗式消弧,31,几个概念 电容电流：三相系统总的电容电流为 (3/Xco)，为系统线对中性点电压，Xco为每相对地容抗 脱谐度：v=(Ic-IL)/Ic。v=0，全补偿；v0，欠补偿；v0，过补偿； 启动电压：装置判断系统发生单相接地从而进入补偿状态的系统中性点对地电压。 退出电压：零序电压降至一定范围后，调节消弧远离谐振点运行，退出电压低于启动电压。 残流：谐振接地系统发生单相接地后，经消弧线圈补偿后流过接地点的全电流。对于不直接连接发电机的系统，残流不应大于 10A；对于直接连接发电机的系统，残流不宜大于DL/T 620 规定的发电机接地故障电流允许值。,了解消弧的几个概念,32,自动跟踪时间：预调式装置自动跟踪时间应3min/档。 随调式装置自动跟踪时间应3s。 装置额定运行时间:装置额定运行时间应2h 中性点位移电压:在正常运行情况下，装置不应导致系统中性点长时间位移电压超过 15%Un。 并列运行:同一变电站多台消弧线圈应能并列运行。,33,消弧线圈的运行特性,正常运行时，避免系统谐振： 1、消弧线圈靠近谐振点运行，加装阻尼电阻，防止谐振（预调） 2、不加阻尼电阻，消弧线圈远离谐振点运行（随调）,减方程法测量系统电容,34,单相接地故障时，利用谐振： 1、消弧线圈靠近谐振点运行，使残流满足要求 2、接地解除后，需要及时调节消弧状态，使之远离谐振点,发生单相金属接地后系统的重要变化： 接地相电压降为0，另外两相电压升高至线电压。 中性点电压上升为相电压。比如10KV系统发生单相金属性接地故障后，中性点电压升至6KV，故障相电压降为0V，非故障相电压升至10KV。,35,接地变压器 制造出一个中性点 主变10KV侧是多是三角形接线，所以需要制造出一个中性点，对于有星形接法的地方，可以直接与消弧线圈连接,36,高短路阻抗消弧线圈原理,短路阻抗定义 将二次侧短路，一次侧通过调压器接到电源上，以使一次侧电流接近额定值，测得此时一次电压UK，电流IK 。此时一次侧电压UK IKZK称为短路电压。 变压器的短路阻抗通常是用百分值（短路电压与额定电压的比值）的形式来表示 例：如电压等级为10KV，容量为900KVA的变压器标明的短路阻抗为4，它短路阻抗是多少？,若短路阻抗为100，则,则可以补偿的最大电流为6000/40=150A,37,高短路阻抗消弧线圈原理,38,KD-XH型消弧产品的配置,成套消弧线圈的配置核心部分,接地变压器：容量、额定电压、阻抗电压、零序阻抗、连接组别 干式DKSC-500/10.5-100/0.4，油式SJD-500/10.5-100/0.4 消弧线圈：干式KD-XH01-500/10.5 ，油式KD-XH11-500/10.5 就地控制柜：与消弧线圈配套，就近安装 微机控制器：一控一或一控二 ，可多台并列 中性点PT：JDZ15-6（10kV） 中性点CT：LQZ-0.66 避雷器：YH5WZ-10/27（10kV） 控制屏 选线控制器，调匝箱,39,调匝式成套配置 接地变，消弧本体 阻尼电阻控制器 有载开关 电阻柜 档位控制器 微机控制器,40,3.磁控式消弧线圈原理介绍,41,1.消弧线圈二端口网络分析： U1=I1*K1+K12*I2 一次侧表现阻抗公式： XL=U1/I1 令I2I1 XL=K1+K12* -1,0 K1为一次侧自阻抗；K12为一二次侧互感表现出来的阻抗，简称互阻抗。,42,电容电流测量原理,43,实际控制中，用全桥电压源型PWM逆变器（功率器件为IGBT）向电抗器的二次侧绕组注入与一次侧绕组电流i1反相位和同频率的电流i2 ，即控制i2 跟踪i1 。,44,基于磁通补偿的消弧线圈,采用二次侧多个绕组的形式实现大容量,45,鉴定报告,性能参数（武汉高压研究院检测报告）： 接地电容检测准确度 1% 故障残流 5A 响应速度 20ms 补偿电流三次谐波畸变率 3%,46,中钰自动消弧线圈及接地系统,47,1.电抗器主体及附件 2.控制柜（补偿模块，扫频模块，断路器等） 可拓展大容量、多台并联等运行模式 3.远方中心屏，工控机，选线装置。,系统组成,48,二、部件生产设备现场,49,4.消弧