毕业论文-110kV变压器中心点保护新方案

1、PAGE II- -哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书学生姓名： 学号：学 院：电气与电子工程学院 专业：高电压与绝缘技术任务起止时间：2012 年 2月 27 日至 2012年 6 月 24 日毕业设计（论文）题目：110kV变压器中心点保护新方案研究毕业设计工作内容：查阅与课题有关的资料，了解我国110kV电力系统变压器中性点接地方式； 分析现行我国110kV电力系统变压器中心点保护方案的原理及其存在的问题； 设计一种新型的110kV电力系统变压器中性点保护方案并对其进行仿真，分析；撰写毕业设计论文。参考资料：中国期刊网上与设计题目有关的资料；有关电力系统运行方面的相关资料和书籍；有关电

2、力变压器绝缘结构设计方面的相关资料和书籍。指导教师意见：签名：年 月 日系主任意见：签名：年 月 日教务处制表哈尔滨理工大学学士学位论文- PAGE V -110kV变压器中心点保护新方案摘要电力系统的中性点接地方式与电压等级、电网结构、绝缘水平、供电可靠性等等方面都有很大的关系，是一个涉及面很广泛的综合性技术课题。我国110kV系统普遍采用的部分变压器中性点接地方式虽然具有断路器遮断容量不受单相接地电流限制、零序保护简单可靠、对通讯干扰较小等优点，但是其中性点采用的避雷器并联间隙的保护装置并不能实现可靠的过电压保护，该保护方式存在的主要问题是由于间隙与避雷器难以配合，要么发生接地故障时致使间

3、隙误击穿，并导致停电范围扩大，要么间隙据动造成避雷器爆炸或设备绝缘损坏，因此需进一步地研究更好的中性点接地方式。110kV变压器中性点经小电抗器的接地方式，不仅可以防止有效接地系统发生“失地”现象，降低中性点过电压对绝缘的威胁，并且明显限制了流经主变压器中性点的短路电流提高了变压器抗短路冲击的能力。中性点经电抗器接地既具备了中性点部分接地的所有优点，又克服了中性点部分接地的缺点。国外对63kV以下电网中性点经消弧线圈和高阻抗接地有比较丰富的运行经验；国内500kV自耦变压器中性点经小电抗器接地方式也己有了长时间的成功运行，效果良好；对110kV中性点接地小电抗的选择，各种文献中均有不同的看法，

4、其关键技术还未见全面报道，还不够完善，非常有必要做进一步的研究。本文研究了110kV系统变压器中性点经电抗器接地后，变压器及系统零序阻抗的变化，分析了接入电抗电抗器参数变化、变压器容量变化、并联运行变压器台数变化、系统短路容量变化等运行条件对中性点短路电流、系统零序保护和变压器中性点绝缘水平的影响，通过采用EMTP电磁暂态仿真程序计算，证明变压器中性点经适当阻值的电抗器接地可明显减小中性点短路电流，降低变压器中性点的绝缘水平，并且有利于零序保护的要求。提出加装合适电抗值的电抗器接地时，中性点绝缘水平可维持35kV等级，且中性点用氧化锌避雷器即可满足过电压保护的要求。小电抗的取值范围建议为变压器

5、零序阻抗的1/3左右。关键词 中性点 接地 电抗 过电压 绝缘水平AbstractPower system neutral grounding modes and voltage, power grid structure, insulation level, power supply reliability and so on have great relations, is a very broad and comprehensive technical task. Chinas 110kV systems generally use part of transformer neutral

6、 point grounding mode while having the circuit breaker interrupting capacity from single-phase grounding current limit, zero sequence protection of communication interference is simple and reliable, the advantages of smaller, but the point of the arrester parallel gap protection device can achieve r

7、eliable overvoltage protection, the protection way existence main question is due to clearance and lightning arrester with hard, or ground fault clearance error due to breakdown, and lead to blackout range expansion, either according to the moving gap arrester explode or equipment insulation damage,

8、 therefore it is necessary to further study the better of neutral point grounding mode.110kV transformer neutral point grounding via small reactor, not only can prevent effectively grounded system landless phenomenon, reduce the neutral point voltage insulation on the threat, and obviously restricte

9、d flow through the primary of the transformer neutral pointShort circuit current, improves the transformer anti-short circuit ability. Neutral point grounded by reactor has a neutral point part of the ground all the advantages, but also overcomes the neutral point grounding faults section. Overseas

10、to below 63kV power system neutral point through arc suppression coil and high impedance ground has rich operation experience； domestic 500kV transformer neutral point through small reactance grounding mode also has long time run of success, good effect； for the 110kV neutral point grounding small r

11、eactance selection, a variety of literatures of the different view, its key technology is still not fully reported, is still not perfect, so it is necessary to do further study.This paper studied the 110kV system neutral point grounded by reactor, transformer and the zero sequence impedance changes,

12、 analysed access reactance reactor parameters, transformer capacity changes, parallel operation of transformer number changes, system short circuit capacity change of operation conditions of short circuit current of neutral point, zero sequence protection and transformer neutral point insulation lev

13、el in rats, by using EMTP electromagnetic transient simulation program to calculate, proof transformer neutral point grounding resistance by appropriate reactor can obviously reduce the neutral point of transformer short circuit current, reduce the neutral point insulation level, and is in favor of

14、zero sequence protection requirements. Presented with appropriate reactance reactor grounding, neutral point insulation level can be maintained for35kV grade, and neutral point of zinc oxide arrester can meet the requirements of over voltage protection. Small reactance value range of recommendations

15、 for the zero sequence impedance of transformer1/3.Keywords neutral point earthing reactance voltage insulation level目录 HYPERLINK l _Toc327952500 摘要 PAGEREF _Toc327952500 h I HYPERLINK l _Toc327952501 Abstract PAGEREF _Toc327952501 h II HYPERLINK l _Toc327952503 第1章 绪论 PAGEREF _Toc327952503 h 1 HYPE

16、RLINK l _Toc327952504 1.1 课题背景 PAGEREF _Toc327952504 h 1 HYPERLINK l _Toc327952505 1.2 变压器中性点接地方式现状 PAGEREF _Toc327952505 h 2 HYPERLINK l _Toc327952506 1.3 各种接地方式的比较 PAGEREF _Toc327952506 h 5 HYPERLINK l _Toc327952507 1.3.1 中性点直接接地 PAGEREF _Toc327952507 h 5 HYPERLINK l _Toc327952508 1.3.2 中性点不接地 PAG

17、EREF _Toc327952508 h 5 HYPERLINK l _Toc327952509 1.3.3 中性点经消弧线圈接地 PAGEREF _Toc327952509 h 6 HYPERLINK l _Toc327952510 1.3.4 中性点经电阻接地 PAGEREF _Toc327952510 h 6 HYPERLINK l _Toc327952511 1.3.5 部分中性点接地 PAGEREF _Toc327952511 h 7 HYPERLINK l _Toc327952512 1.3.6 中性点经小电抗接地 PAGEREF _Toc327952512 h 7 HYPERLI

18、NK l _Toc327952513 1.4 影响中性点接地方式的主要因素 PAGEREF _Toc327952513 h 8 HYPERLINK l _Toc327952514 1.4.1 供电可靠性 PAGEREF _Toc327952514 h 8 HYPERLINK l _Toc327952515 1.4.2 电气设备和线路的绝缘水平 PAGEREF _Toc327952515 h 8 HYPERLINK l _Toc327952516 1.4.3 继电保护工作的可靠性 PAGEREF _Toc327952516 h 8 HYPERLINK l _Toc327952517 1.4.4

19、对通信与信号系统的干扰 PAGEREF _Toc327952517 h 9 HYPERLINK l _Toc327952518 1.4.5 人身安全 PAGEREF _Toc327952518 h 9 HYPERLINK l _Toc327952519 1.5 本文的主要工作 PAGEREF _Toc327952519 h 9 HYPERLINK l _Toc327952520 第2章 中性点经小电抗器接地对短路电流的影响 PAGEREF _Toc327952520 h 11 HYPERLINK l _Toc327952521 2.1 变压器的零序等值电路 PAGEREF _Toc327952

20、521 h 11 HYPERLINK l _Toc327952522 2.1.1 双绕组变压器 PAGEREF _Toc327952522 h 12 HYPERLINK l _Toc327952523 2.1.2 三绕组变压器 PAGEREF _Toc327952523 h 13 HYPERLINK l _Toc327952524 2.1.3 自耦变压器 PAGEREF _Toc327952524 h 14 HYPERLINK l _Toc327952525 2.2 中性点接地方式对零序保护的影响 PAGEREF _Toc327952525 h 17 HYPERLINK l _Toc32795

21、2526 2.2.1 不同中性点接地方式对零序阻抗的影响 PAGEREF _Toc327952526 h 17 HYPERLINK l _Toc327952527 2.2.2 中性点经小电抗接地对零序保护的影响 PAGEREF _Toc327952527 h 19 HYPERLINK l _Toc327952528 第3章 110kV变压器中性点经电抗接地研究 PAGEREF _Toc327952528 h 21 HYPERLINK l _Toc327952529 3.1 110kV变压器中性点部分接地方式存在的问题 PAGEREF _Toc327952529 h 21 HYPERLINK l

22、 _Toc327952530 3.2 仿真条件及参数 PAGEREF _Toc327952530 h 26 HYPERLINK l _Toc327952531 3.3 110kV变压器经电抗器接地的仿真分析 PAGEREF _Toc327952531 h 27 HYPERLINK l _Toc327952532 3.3.1 电抗值对变压器中性点电流电压的影响 PAGEREF _Toc327952532 h 27 HYPERLINK l _Toc327952533 3.3.2 变压器运行台数对变压器中性点电流电压的影响 PAGEREF _Toc327952533 h 32 HYPERLINK l

23、 _Toc327952534 3.3.3 中性点经小电抗接地时变压器中性点暂态过电压 PAGEREF _Toc327952534 h 34 HYPERLINK l _Toc327952535 3.3.4 110kV变压器中性点电抗器参数选择 PAGEREF _Toc327952535 h 36 HYPERLINK l _Toc327952536 3.4 本章小结 PAGEREF _Toc327952536 h 37 HYPERLINK l _Toc327952537 结论 PAGEREF _Toc327952537 h 39 HYPERLINK l _Toc327952538 致谢 PAGER

24、EF _Toc327952538 h 40 HYPERLINK l _Toc327952539 参考文献 PAGEREF _Toc327952539 h 41 HYPERLINK l _Toc327952540 附录 PAGEREF _Toc327952540 h 42- PAGE 50 -绪论课题背景电力系统的中性点接地方式是电力科技领域中的典型综合性课题之一，它对于电力系统的设计、运行和发展都有非常重要的影响。三相交流电力系统中发电机或变压器绕组星形接线的公共点称为中性点。电力系统的中性点接地是指发电机和变压器绕组的中性点与接地装置的电气连接。电力系统中性点接地方式是一个涉及电力系统许多方

25、面的综合性问题，它与系统的供电可靠性、电力系统过电压与绝缘配合、继电保护、通讯信号系统的干扰、电气安全以及接地装置等有密切的关系1。中性点接地的主要目的是限制单相接地故障电流，保障人身及设备安全，防止故障电流损坏电气设备和在故障点产生间歇电弧而引起过电压，危及设备绝缘，影响到系统运行的可靠性和稳定性。中性点的接地方式、设备选择应综合考虑中性点的绝缘水平、保护装置和过电压防护措施，以便将接地电流限制在可接受的范围之内。随着电网的发展和科学技术的进步，人们对中性点接地方式的认识也在不断变化。最初，由于电网很小，电网对地电容电流也很小，发生单相接地的危害较轻，且电弧大都能自然熄灭，由单相接地故障扩大

26、为相间短路的可能性很小，所以电网中性点都不接地。此外，在发生单相接地故障时，线路的线电压仍然不变，系统可以维持运行一段时间。随着电力系统的发展，对地电容电流不断增大，单相接地故障更加频繁，且越来越多地发展成相间短路事故。人们也认识到电网中性点接地方式是关系到供电的安全性、可靠性等的重要问题2。在3kV以上电力系统发展的初期，系统一般是以中性点不接地方式运行的。因为中性点和地连接起来对于正常的电力传输并无作用，而不接地却有一个好处，即运行中可允许单相接地故障存在一段时间。若是由于雷击引起的绝缘闪络，则绝缘可能自行恢复；当故障不能消除时，运行人员一般可在两小时内将故障线路切除。这样，其供电可靠性较

27、高。中性点不接地系统中单相接地时的故障电流随线路长度增加和额定电压的提高而增大，这使电弧接地故障难以自动消除，而间歇电弧接地会在系统中引起危险的过电压，导致健全相绝缘损坏，继而发展为两相短路事故。到1920年左右开始，德国和美国分别采取两种不同的方法解决这个问题。德国使用谐振接地方式，即在系统中性点接入电抗器，称为接地故障消除器或者消弧线圈，它的作用是由电抗器产生的电感性电流补偿故障处线路对地产生的电容性电流，电弧便容易自动熄灭。而美国的电力系统大多采用中性点直接接地或经过低值电阻器接地的方式。发生接地故障时继电保护装置动作，断路器快速切除故障。上述两种方法对各国电力系统接地方式选择都有深远影

28、响。20世纪50年代后，电力需求增长很快，系统规模急剧增大，输电电压不断升高，采用直接(有效)接地和电阻器接地方式的系统多了起来。根据运行特性的不同，各种接地方式可归纳为两大类：一类是所谓大接地电流系统或有效接地系统，包括直接接地和经低值电抗器接地系统；另一类是所谓小接地电流系统或非有效接地系统，包括中性点不接地，谐振接地和经高值阻抗器接地系统。阻抗或接地电流的大小是相对的，因而需要用一个确切的指标表示，通常是用系统在各种条件下的零序阻抗Z0和正序阻抗Z1的比值Z0/Z1，作为划分标准。Z0/Z1越小，单相接地时的健全相电压越低，而单相接地电流与三相短路电流之比越大。规定零序电抗与正序电抗之比

29、X0/X1为正值并且不大于3，而系统零序电阻与正序电抗之比R0/X1，为正值并且不大于1是有效接地系统的条件。大、小接地电流系统之间的运行特征差别很大，而同一类系统的各种接地方式之间则差别不大。现在世界各国220kV及以上电力系统都选用直接(有效)接地方式，而220kV以下系统需视系统情况选用合适的接地方式1。中性点经较高(或中值)电阻接地方式在日本电网中用的较多，70年代末，美国也有人提倡用此方法。我国60kV及以下的电网，当单相接地电流(电容电流)不大时，中性点采用不接地方式；当电容电流较大时，采用经消弧线圈接地。在标称电压110kV-220kV的系统中，由于继电保护、系统稳定、限制单相短

30、路电流等方面的要求，采取部分中性点接地的方式，我国高压和超高压系统采用中性点直接接地或经电抗器接地的方式。经电抗器接地方式已应用在500kV电压等级的升压变压器。变压器中性点接地方式现状电力系统接地方式随着具体情况的变化都在不断改进，譬如，由于系统的扩大、线路长度的增加，中性点不接地运行方式的缺点显得严重起来，都已较少采用。目前，国外220kV及以上高压电网都采用中性点直接接地运行方式或经小电阻接地的方式，在世界各国均无例外。有的国家原先曾采用别的接地方式，后来也都改为了采用有效接地，例如德国对于220kV系统从上世纪20年代起采用经消弧线圈接地，也成功地运行了许多年，但从60年代起也逐步改为

31、直接接地。在110kV-154kV电压等级，各国根据不同的条件有不同的系统。美国和俄罗斯偏重于采用直接接地，当单相短路电流太大时，则在中性点接入小阻抗加以限制。日本、瑞典等国采用经消弧线圈接地，而加拿大、英国采用直接接地。目前，我国110kV及220kV系统普遍采用变压器中性点直接接地、部分变压器中性点不接地的方式。这对于系统稳定、可靠运行起到了良好的效果。但是，随着系统容量不断增大，当系统发生接地短路故障时，变压器承受的短路冲击也相当厉害，发生损坏的现象比较严重。并且当系统中继电保护因接线错误或其它原因误动时，使110kV和220kV系统失地，形成局部不接地系统的现象也时有发生。中性点绝大部

32、分采用有效接地方式，为了限制短路电流以及减少对通信的干扰，有少部分变压器的中性点采用不接地方式运行，变压器中性点不接地方式又分两种情况：一种是发电厂的升压站或变电站仅有单组变压器其低压侧可以有或无电源，当有低压电源时，如果线路发生单相接地故障，线路侧断路器跳闸后，将会出现局部不接地的系统，可能发生较高的工频暂态过电压和操作过电压而危及设备绝缘和引起避雷器损坏，为了避免这种“失地”现象引起的不良后果，过电压保护规程中要求在变压器不接地的中性点上装设保护间隙。另一种(大多数)情况是两组或两组以上变压器，一台变压器中性点直接接地，另一台变压器中性点不接地运行，变压器中性点绝缘水平较高(对于110kV

33、级变压器中性点一般为60kV级)装有避雷器以保护雷电过电压。当运行中操作中性点不接地的变压器，如果断路器发生非全相故障，继电保护误动作，使中性点接地的那组变压器先跳闸，将形成了局部不接地的系统，从而造成设备损坏；当中性点接地侧发生接地短路而切开变压器，则不接地变压器“失地”，在双端供电的情况下，由于相位的不同最大可造成不接地变压器中性点电压达到2倍的系统相电压。为了改善这种情况，在变压器中性点除了装有避雷器外，还加装了棒间隙保护，即使这样，由于间隙动作的分散性，仍有损坏避雷器或变压器中性点绝缘的事故发生。110kV和220kV系统失地，形成局部不接地系统的现象也时有发生。采用部分中性点接地方式

34、虽然可采用简单可靠的零序保护，断路器遮断容量不受单相接地电流的限制，对通讯干扰小。但是中性点过电压保护装置选择十分困难，目前采取的避雷器加间隙保护的方法并不能对其进行可靠的保护，当发生“失地”现象时系统中会出现危及设备绝缘的过电压，过电压保护装置也会因此而损坏。在多电源电力系统中，每个发电厂至少有一台变压器的中性点接地，以防止发生由于接地短路引起的危险过电压。如图1-1系统中，若变电所变压器T-1中性点接地运行，T-2不接地运行。若在高压母线K点单相接地，T-1调闸后，T-2仍带故障运行则将产生危险的过电压，T-2的绝缘将受到破坏。 图1-1系统失地示意图虽然只要避雷器的参数选择合适，主变压器

35、中性点雷电和一般操作冲击保护都不成问题，但是当变压器带故障失地及开关非全相操作时，中性点产生持续较高的工频稳态电压，危及中性点绝缘，由于电压较高，持续时间较长，采用避雷器保护往往自身难保，造成避雷器爆炸或损坏。应采取合适的主变压器中性点接地方式，尽量避免形成局部不接地系统。110kV系统的一系列事故启发我们进一步研究系统中性点接地方式的可靠性。当前110kV电力系统中性点部分接地和保护方式都还存在很多隐患，还有很多问题值得探讨，需要进一步研究。在此基础上，本文提出了系统中性点经电抗器接地方式，可以限制流经变压器的短路电流，将短路电流减小到可以接受的程度，又可以防止系统发生失地现象，形成局部不接

36、地系统的可能性，并且还可以降低中性点过电压水平。近年来，我国500kV系统变压器中性点采取经电抗器接地方式试验，取得了较好的效果3-6，同时也有一些中性点经小电抗器接地方式的实践经验，比如葛洲坝电站500kV变压器的中性点都经小电抗接地，1986年5月正式投入运行，经受了多次单相接地故障的考验。将这一成果应用于220/l10kV系统变压器，对限制单相短路电流，降低中性点绝缘水平，从而降低变压器造价有实际意义；同时，由于限制了单相短路电流数值，还可减小通讯千扰，保障人身设备安全。广东省电力试验研究所和深圳供电局合作110kV、220kV变压器中性点经小电抗器接地方式的优越性及可行性进行了研究4，

37、河南电力试验研究所与武汉高压研究所共同在河南省蹼阳供电公司220kV岳村变电站进行了开发和试点6。变压器中性点经小电抗接地，主要考虑以下几个方面的相关因素：变压器差动保护；零序电流保护；短路电流大小；中性点绝缘等级；变压器接线方式。110/220kV变压器中性点经小电抗接地将使中性点过电压水平大幅度的降低，同时消除了非全相运行时的谐振过电压和弧光过电压的发生，提高供电系统的安全性和可靠性。针对已投入运行的变压器，经小电抗接地后可以使系统的零序阻抗保持不变，变压器零序保护不需重新整定；对新建变压器中性点绝缘水平可以大幅度下降，大大降低变压器成本。对于中性点接地小电抗的选择，各种文献中均有不同的看

38、法，而目前国家规程中也没有一个统一的执行标准。对于经小电抗接地的中性点保护方式的选择也同样存在这样的问题。中性点经小电抗的接地方式的关键技术还未见全面报道，还不够完善，非常有必要做进一步的研究。各种接地方式的比较中性点直接接地这种中性点接地方式是通过将系统中全部变压器中性点直接接地来实现的。在220kV以上高压超高压系统中，从电力变压器中性点绝缘强度降低的角度看，应将全部变压器中性点都直接接地。变压器中性点与地之间的阻抗对系统零序阻抗有直接影响。变压器中性点直接接地，则零序阻抗与正序阻抗的比值小，因而单相接地时的健全相电压低，这是中性点直接接地系统的优点。有效接地系统的优点：过电压和相应要求的

39、绝缘水平低，系统的标称电压越高，这一优点越显得重要；大接地电流对继电保护是有利的；有效接地系统的缺点：单相接地电流大，会引起断路器跳闸；单相接地电流有时会超过三相短路电流，影响到断路器遮断能力的选择；接地短路电流大，在电气安全方面的问题也比较严重。中性点不接地中性点不接地系统即中性点对地绝缘。一般说来，在换位不完全的情况下，正常运行时中性点所产生的位移电压是较小的，可忽略不计，但是，当中性点经消弧线圈接地并采用完全补偿时，位移电压的影响却不可忽视。当中性点不接地电力网绝缘损坏发生单相接地时，情况就明显发生变化，两个非故障相的对地电压升高了倍，而三个线电压保持不变，由于在中性点不接地系统中，各种

40、设备的绝缘是按线电压设计的，所以对电力网及各种电气设备也无太大危害。中性点不接地系统结构简单，运行方便，不需任何附加设备投资，经济适用。这种接地方式优点在于发生单相接地故障时，由于接地电流很小，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，根据安全规定，系统发生单相接地故障后，可继续运行不超过2h，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。中性点不接地方式缺点在于当接地电流较大(30A以上)，将产生稳定的电弧，形成持续性的弧光接地，强烈的电弧将损坏设备并导致二相或三相短路；当接地电流大于10A而小于20A时，有可能产生一种时燃时断的间歇性电弧，导致系统中电感电容

41、回路的振荡，产生谐振过电压，据实测，严重情况下，可产生2.5-3.5倍最大相电压的弧光接地过电压，从而危及整个网络的绝缘。中性点经消弧线圈接地消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈，装设于电网中性点。电网正常运行时，电源中性点为零，消弧线圈和地中无电流流过。当电网发生接地故障时，在中性点对地电压作用下流过消弧线圈的电感电流对故障点接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。此外，当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈还可显著减少故障相电压的恢复速度，从而减少了电弧重燃的可能性，有利于单相接地故障的消除，从而避免了单相瞬时接地故障的跳闸，提高了可靠性，同时也减轻了设备的损坏程度。选取适当

42、的电感值，可使接地点电流值互相补偿达到规定要求，小于发生电弧的最小电流，从而防止谐振过电压。但是对于运行方式经常变化，特别是电容电流变化的范围比较大，用手动的消弧线圈己很难适应要求，而采用自动跟踪补偿的消弧线圈。补偿电网的消弧线圈总容量主要是根据电网的总电容电流来选择，保证在一定程度下以过补偿方式运行。从连续供电和减小故障范围的观点来看，中性点经消弧线圈接地电网，具有明显的优越性，但消弧线圈价格较高。另外，电网运行方式千变万化，要求消弧线圈电感值在一定范围内变化，这有时会带来一定的困难。中性点经电阻接地在电网中性点与地之间接入电阻，或者接一个单相辅助变压器，在其二次侧接电阻。与中性点不接地电网

43、相比中性点经电阻接地电网有以下优点：基本上消除了产生间歇电弧过电压的可能，由于健全相过电压降低，发生异地两相接地的可能性也随之减少；单相接地时电容充电的暂态过电流受到抑制；使线路故障的自动检出较易实现；能预防谐振过电压的产生。但缺点也同时存在，如中性点经低值或中值电阻接地的电网中的断路器由于经常分合，所以负担很重，工作条件苛刻，大大加重了维护检修的工作量。中性点经电阻接地系统，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻尼元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压有一定优越性。另外采用电阻接地方式的变电所当发生

44、一相金属性接地后，健全相电压上升至系统电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。中性点经电阻接地系统的缺点：由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永

45、久性的，均会引起跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。部分中性点接地部分中性点接地即对有若干台变压器并联运行的变电所，采取一部分变压器接地运行，而另一部分变压器中性点不接地的运行方式。采用部分中性点接地方式可实现简单可靠的零序保护，断路器遮断容量不受单相接地电流的限制，同时对通讯干扰小6。部分变压器不接地是为了减少接地时的短路电流，从而可改善断路器的工作条件，减少变电所接地装置的投资以及满足继电保护的要求。但由于系统中有不接地的变压器，运行中这些中性点将会产生各种过电压，致使变压器中性点设备及系统中设备受到损坏。在断路器不同期切合操作中，将产生谐振过电压和

46、失步过电压：因变压器的工频传递过电压，将产生铁磁谐振过电压；容易形成孤立的不接地系统，还会产生弧光接地过电压。因此，中性点过电压保护装置选择十分困难，目前采取的避雷器加间隙保护的方法并不能对其进行可靠的保护，当发生“失地”现象时系统中会出现危及设备绝缘的过电压，过电压保护装置也会因此而损坏。中性点经小电抗接地中性点经小电抗接地的目的是减小单相接地电流。接于中性点的电阻器和小电抗都可以减少接地故障电流，尤其是在低值阻抗范围，小电抗更有效。电阻器降低接地电流的作用小，但电阻器上的电压高，且功率大得多，况且电阻器消耗的功率是有功功率，而小电抗消耗的有功功率仅为其标称功率的百分之几。一般地说，在大接地

47、电流的情况下，从热稳定的条件出发，采用电阻器将很笨重，而采用小电抗可以减小功率损耗，结构方面也较简单。故如果欲将接地电流限制到三相短路电流的三分之一以上时，选用小电抗接地比电阻器接地较为合理。影响中性点接地方式的主要因素中性点接地方式是一个涉及到电力系统各个方面的综合性问题，在选择中性点工作方式时必须考虑一系列因素，其中主要的有如下几方面。供电可靠性供电可靠性一直都是最值得关心的问题，也是对电力系统的首要要求。我国城市电网设备一般比较陈旧，加上更新改造不快，除部分主要用户外供电多为单电源单回路方式，一旦发生事故不仅会给国民经济带来损失，同时也给人民生活带来不便，但是随着城市电网的改进，江苏等沿

48、海地区的城市市区供电己采用手拉手接线方式，这样大大提高了城市的供电可靠性，但如何提高供电可靠性仍然是放在最首要的问题。单相接地是电网中最常见的一种故障。当中性点直接接地系统单相接地时，将产生很大的接地电流，个别情况下甚至比三相短路电流还大，任何部分发生单相接地故障时必须将它切除，即使采用自动重合闸装置，在发生永久性故障时，供电仍将长期中断。小接地电流系统发生单相接地故障时，流过故障点的电流是数值不大的电容电流，因此绝大多数单相接地故障能迅速自行消除，即使遇到持久性接地故障，也不需立即断开线路，保证供电的不间断。因此，从供电可靠性和故障范围的观点来看，小接地电流电网，特别是经消弧线圈接地的电网具

49、有明显的优越性。电气设备和线路的绝缘水平电气设备的绝缘水平与中性点的接地方式是密切相关的。绝缘会影响到设备的安全性和可靠性，以及投资的经济性。中性点接地方式对系统的过电压和绝缘水平有着很大影响。电气设备和线路的绝缘水平除与长期最大工作电压有关外，主要决定于各种过电压的大小，对于小接地电流系统来说，无论最大长期工作电压或各种过电压均较中性点直接接地时要大。一般说来，中性点直接接地系统的绝缘水平与不直接接地系统相比，大约可降低20%，所以从过电压与绝缘水平的观点来看，采用接地程度越高的中性点接地方式越有利。继电保护工作的可靠性小电流接地的继电保护问题一直是大的技术难题，在中性点不接地或经消弧线圈接

50、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比较困难。在发生单相永久性接地故障时，由于接地保护很难正确地选择故障线路，需要进行人工拉闸检查排除故障，必然会对用户造成停电，若自动重合闸不成功，停电的时间将会延长，这样对某些重要用户是不允许的，现在利用微机计算速度快，灵敏度高和判断能力强的特点，使小电流保护的问题得到了较好的解决。在中性点直接接地系统中则比较容易。由于接地电流较大，继电保护一般都能迅速而准确地切断故障，且保护装置结构简单，工作可靠。所以，从继电保护的角度出发，以采用大接地电流系统的工作方式较为有利。对通信与信号系统的干扰通信干扰可由两种原因产生，均

51、与中性点接地方式密切相关，如果零序阻抗较高，以电容耦合为主，较低则以电感耦合为主。因此可以看出，中性点接地方式的研究牵涉到电力系统的各个方面，要很好地解决这个问题要从各个方面进行分析。当电力网正常运行时，如三相对称，则不管中性点接地方式如何，中性点电位为零，各相电流及对地电压三相对称，因而它们在线路周围空间各点形成的电场和磁场均彼此抵消，不会对通信和信号产生干扰。但当电网发生单相接地时，所出现的单相接地电流将形成强大的干扰源，电流愈大，干扰愈严重。因此，从干扰的角度来看，中性点直接接地系统当然最为不利。人身安全当发生单相接地故障时，接地故障点以及中性点接地装置附近都会产生接地电流以及跨步电压，

52、容易发生人身安全事故，跨步电压越大，危险越大，跨步电压的大小取决于接地点故障电流的大小，在考虑中性点接地方式的时候如何通过限制接地电流来限制跨步电压的大小也是一个重要的参考指标。除了上面分析的主要因素外，还有其他一些因素，像运行上的便利、传统做法和原有系统的接地方式等等，在选择中性点接地方式时，都应该加以考虑。上述诸因素往往是互相联系的，甚至有些是互相矛盾的，因此中性点接地方式的选择成为一个错综复杂的问题。本文的主要工作 我国110kV系统所采用的部分变压器中性点接地运行方式中，主要采取变压器中性点经避雷器与棒间隙并联的保护方式。该保护方式接地时存在的主要问题是由于间隙与避雷器难以配合，要么致

53、使发生接地故障时间隙误击穿，并导致停电范围扩大；要么间隙据动造成避雷器爆炸或设备绝缘损坏。为解决此问题，本文以110kV变压器为研究对象，对其中性点经小电抗接地方式的可行性进行研究。为降低变压器中性点绝缘等级，节约变压器生产成本，提高供电系统的可靠性和安全性提供一定的理论依据。110kV变压器中性点经小电抗接地后与传统的部分接地方式相比具体有如下优势：可限制短路电流，降低变压器中性点的绝缘水平，大幅度降低变压器成本；可以选择遮断容量更小的断路器；可避免保护间隙和避雷器配合失调，防止中性点绝缘及避雷器在运行中被破坏；能有效避免失地现象，使变电站继电保护简单化。因此，对110kV系统变压器中性点接

54、地方式的选择问题，本文主要致力于以下几个方面的研究：l)中性点接地方式对短路电流的影响随着电网规模的扩大，发电机组和变压器的增多，众多变压器的接地必然会造成故障时短路电流的增大，甚至造成单相短路电流超过三相短路电流，从而影响断路器的选择，对开关站接地网的设计造成困难。本文对110kV系统变压器中性点采取部分接地和经小电抗接地两种方式，分析比较了其接地方式对限制短路电流的作用，为选择最佳的接地方式提供依据。2)中性点接地方式对零序电抗及零序保护的影响多台变压器并联运行时，对水电站而言，枯水期、丰水期出力不同：而电厂也有开机方式的改变，变压器投、切时势必对零序阻抗有很大的影响，如何采取合适的接地方

55、式，使零序阻抗变化可适应零序过流保护装置的性能，本文将对这一问题进行探讨。3)中性点接地方式对中性点过电压和绝缘水平的影响中性点接地方式对中性点过电压和绝缘水平的影响，其中包含采取相应的保护措施，确定合适的接地电抗值及其参数。不同的接地方式对变压器中性点过电压影响很大，由此带来的绝缘水平和过电压保护问题需要重新考虑；同时，接地小电抗阻值的大小对中性点过电压值有很大关系，如何选取合适的电抗值，在其发挥限制短路电流作用的同时，又可降低变压器中性点过电压水平，本文将对此进行计算与分析。中性点经小电抗器接地对短路电流的影响随着电力系统的不断扩大，电网容量逐步增加，大量变压器中性点如果采取直接接地的方式

56、，则会使得系统零序电抗大大降低，可能产生大的短路电流。电网中性点接地的目的是为了保证电网稳态运行，继电保护的可靠动作和限制系统过电压，最有效的办法是系统中所有变压器中性点直接接地，但是这可能造成下列不利因素：1.单相短路电流可能大于三相短路电流20%-25%，造成断路器遮断容量选择困难；2.单相短路时，可能破坏并联运行网络的稳定性；3.大的单相短路电流迫使我们不得不在低压电路中也要采取相应措施；4.大的短路电流将大大提高电站中接地装置及其他设施的投资；5.单相短路时将导致负载侧电压大的波动。此外，由于对通讯干扰、跨步电压、人身安全的要求，也不得不限制单相短路电流。为此，通常采用系统中部分变压器

57、中性点不接地，或全部变压器中性点经小电阻电流限制器接地，或保持系统的直接接地而增大其零序回路的阻抗而采取经小电抗接地的方法，这些措施全部涉及到变压器的中性点接地方式。本章分析了变压器中性点在不同接线方式下的零序阻抗和等值电路，针对变压器中性点经小电抗接地这一方式，从理论上分析其对零序阻抗的影响，阐明变压器中性点经小电抗接地方式可起到限制短路电流的作用，并通过实例计算证明其限流效果。变压器的零序等值电路稳态运行时变压器的等值电抗等于其正序阻抗或负序阻抗，对双绕组变压器即为两个绕组漏抗之和。变压器零序阻抗是指零序电流流过变压器三相对称电路时遇到的阻抗，其等值电路可以用T型电路来表示，如图2-1，分

58、别为两侧绕组的漏抗，为零序励磁电抗。变压器的零序电抗和正序、负序阻抗大不相同。当在变压器端点施加零序电压时，其绕组中有无零序电流以及零序电流的大小，与变压器绕组的接线方式和变压器结构密切相关。现就各类变压器分别讨论如下7。图2-1变压器T型零序等值电路双绕组变压器零序电压施加在变压器绕组的三角形侧或不接地星形侧时，无论另一侧绕组的接线方式如何，变压器中均无零序电流流通，此时零序阻抗=。零序电压施加在绕组连接成接地星形一侧时，大小相等、相位相同的零序电流将通过三相绕组经中性点接入大地，构成回路。但在另一侧，零序电流流通的情况则随该侧的接线方式而异。三个单相变压器组成的变压器组或其他非三相三柱式变

59、压器，为无穷大，当接线为Y0/和Y0/Y0时，X0=+；当接线为Y0/Y时，X0=。对三相三柱式变压器，由于，需计入的具体数值。在Y0/接线变压器的零序等值电路中励磁电抗与二次绕组漏电抗并联，比起大得多，在实用计算中近似取X0+。（a）零序电流的流通 （b）零序等值电路图2-2 Y0/接线变压器的零序等值电路图2-3 Y0/Y接线变压器的零序等值电路（a）零序电流的流通 （b）零序等值电路图2-4 Y0/ Y0接线变压器的零序等值电路三绕组变压器变压器中，为了消除三次谐波磁通的影响，使变压器的电势接近正弦波，一般有一个绕组是连成三角形的，以提高三次谐波电流的通路。通常的接线形式为Y0/Y，Y0

60、/Y0和Y0/等。因为三绕组变压器有一个绕组是三角形连接的，可以不记入。（a）Y0/Y变压器及零序等值电路（b）Y0/Y0变压器及零序等值电路（c）Y0/变压器及零序等值电路图2-4 三绕组变压器及零序等值电路图2-4（a）Y0/Y连接的变压器。绕组3中没有零序电流流过，因此变压器的零序电抗为：X0=+= (2-1)图2-5(b)示出Y0/Y连接的变压器。绕组、中都可通过零序电流，m绕组中能否通过零序电流取决于外电路有无接地点。图2-5(c)示出Y0/连接的变压器。侧和侧绕组各自成为零序电流的闭合回路。侧和侧绕组中的电压降相等，并等于变压器的感应电势，因而在等值电路中和并联。此时变压器的零序电