煤矿中性点接地方式选择及特点

煤矿中性点接地方式选择及特点第一页，共七十页，编辑于2023年，星期一一、概述电网中性点接地方式是影响配电可靠性和安全性的一个主要因素：它影响着接地电流的大小，过电压的高低，跨步电压的大小，对通讯和电能质量的影响等。电网中性点接地方式决定着配电网的接地保护。它是电力系统研究的一个主要课题。

第二页，共七十页，编辑于2023年，星期一一、概述中性点接地方式有：第三页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点接地方式分析

中性点不接地供电系统接地电流计算公式：第四页，共七十页，编辑于2023年，星期一电力电缆第五页，共七十页，编辑于2023年，星期一架空线第六页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点接地方式分析

中性点不接地供电系统等值为阻容接地系统第七页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点接地方式分析中性点电抗接地第八页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点接地方式分析中性点电抗接地等值为阻抗接地系统第九页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点接地方式分析我国中压电网均采用非有效接地，即属于小电流接地系统。采用最多的是不接地和谐振接地，也有部分容阻接地。近年来，出现了一些中性点经低电阻接地，主要是解决接地保护困难及过电压问题，即绝缘配合。[一般中压电网的绝缘配合不会给系统带来太多的经济负担]。第十页，共七十页，编辑于2023年，星期一煤矿电网中性点接地方式的选择煤矿安全规程《420》条：严禁井下配电变压器中性点直接接地。严禁由地面中性点直接接地的变压器和发电机直接向井下供电。《434》条：矿井高压电网的单相接地电流不得超过20A。否则，必须采取限制措施。因此，煤矿电网均是非有效接地电网，即属于小电流接地系统。第十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一二、接地电流对供电系统的危害①由于接地电流大，将使接地点附近的电缆温度剧增，使电缆的绝缘大大降低，由此将使绝缘击穿而造成两相或三相短路故障。②由于接地电流大，接地点的电弧不易自灭，电弧将可能断断续续地燃烧，很易引起间歇电弧过电压。理论和实践都证明，这种间歇电弧过电压一般在2.1～3.2倍的额定相电压。③接地点电流大，将使接地线，尤其接地点处的接地线电位升高（接地点处接地线电位等于接地点处的接地电阻值乘以接地电流）。第十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一②接地电流波形接地电流测量原理图第十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一不接地（10A）2004-10-21，10：17第十四页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点不接地（32.4A）2004-07-11，10：55第十五页，共七十页，编辑于2023年，星期一高阻（200Ω）接地

2004-07-09，17：53第十六页，共七十页，编辑于2023年，星期一减小接地电流的方法——

中性点经消弧线圈接地

减小残流，有利于接地电流电弧过零时自动熄灭，显然消弧线圈有利于减小接地点残流。第十七页，共七十页，编辑于2023年，星期一消弧线圈过补偿（32.4A）2004-07-04，18：13

第十八页，共七十页，编辑于2023年，星期一消弧线圈欠补偿（32.4A）2004-07-09，16：13第十九页，共七十页，编辑于2023年，星期一消弧线圈全补偿（32.4A）

2004-07-09，11：24第二十页，共七十页，编辑于2023年，星期一1、中性点经消弧线圈接地

中性点谐振接地有利于降低接地故障点电压的恢复速度，因此，它有利于减小间隙电弧过电压。间隙电弧过电压发生在起弧的瞬间，一方面，消弧线圈接地降低接地故障点电压的恢复速度，不易再起弧，降低了间隙电弧过电压的概率；另一方面，接地电流小，储能低，过电压的能量也低。第二十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一1、中性点经消弧线圈接地消弧线圈谐振运行时，也带来一些问题，即对电网的不平衡电压起了放大作用，当电网不平衡较大时，可能造成“虚幻接地”，一般采用两种方式来抑制：①正常运行时处于过补偿或欠补偿，从电网运行考虑采用过补偿较为有利，不会升起因线路切换或是断线而引起谐振过电压等问题；但也有采用欠补偿方式的，主要是对接地选线有利；②正常运行时在消弧线圈中串电阻或并电阻，增加阻尼率，接地后将其切除。该方法还有利于接地选线工作。同时对间隙电弧过电压也有抑制作用。第二十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一三各种消弧线圈简介1.对消弧线圈的基本要求（评价标准）①补偿效果好，线性度高。补偿调节（连续、断续）；补偿波形（谐波尽量低）。②运行维护简单。高压调节、低压调节③环境兼容性好，便于安装，噪声低；④便于配小电流接地选线（高压漏电保护）；第二十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一2.消弧线圈的控制方式

（属于中性点接地方式）随调式（消弧线圈接地）预调式（消弧线圈并电阻接地）第二十四页，共七十页，编辑于2023年，星期一随调式第二十五页，共七十页，编辑于2023年，星期一预调式（1）第二十六页，共七十页，编辑于2023年，星期一预调式（2）第二十七页，共七十页，编辑于2023年，星期一预调式（3）第二十八页，共七十页，编辑于2023年，星期一3.消弧线圈的种类调匝式固定补偿消弧线圈柱塞式（调气隙）自动补偿消弧线圈有载开关调匝式自动补偿消弧线圈磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈调容式自动补偿消弧线圈三相五柱式自动补偿消弧线圈高短路阻抗式自动补偿消弧线圈第二十九页，共七十页，编辑于2023年，星期一4调匝式固定补偿消弧线圈第三十页，共七十页，编辑于2023年，星期一5柱塞式（调气隙）自动补偿消弧线圈第三十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一6有载开关调匝式自动补偿消弧线圈第三十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一7磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈偏磁式消弧线圈原理示意图第三十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一7磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈第三十四页，共七十页，编辑于2023年，星期一8调容式自动补偿消弧线圈第三十五页，共七十页，编辑于2023年，星期一9三相五柱式自动补偿消弧线圈三相五柱式消弧线圈结构图第三十六页，共七十页，编辑于2023年，星期一9三相五柱式自动补偿消弧线圈第三十七页，共七十页，编辑于2023年，星期一第三十八页，共七十页，编辑于2023年，星期一三相五柱自耦直流助磁式第三十九页，共七十页，编辑于2023年，星期一10高短路阻抗式自动补偿消弧线圈第四十页，共七十页，编辑于2023年，星期一调感补偿线性度

从消弧线圈补偿电感的性质来看，三相五柱式、高阻抗短路变压器式和多短路阻抗值接地变压器式消弧线圈的调感线性度最好。三相五柱接地变压器式消弧线圈的补偿电感主要是外接电感，因此，只要外接电感是完全线性的，则补偿电感也就是完全线性的；后两者调节电抗本质上都是变压器的漏抗，变压器的漏抗是完全线性的，因此，消弧线圈的补偿电感也是完全线性的。可调气隙式、带载自动调抽头式和可控硅投切电容式在零序磁路中也设计有较大的气隙，因此，调感的线性度也是很好的。而可控饱和电抗器和阀式消弧线圈是靠电抗铁心的饱和程度来改变电感的，因此，补偿线性度较差，虽可采取一些措施予以改进，但不可能做到完全线性。第四十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一多短路阻抗值接地变压器式消弧线圈第四十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一谐波含量及补偿后残流

控制该消弧线圈补偿电流中的谐波大小有两条思路：增加滤波电路，滤去某些次谐波。谐波电流的成分主要是3次（13.87%）和5次（5.04%）。在二次并联一滤波电路，为谐波电流提供一个通路，就可以消除补偿电流中的谐波。高阻抗短路变压器消弧线圈采用了这种思路。尽量少产生谐波。可有两种方法：

减小晶闸管相控细调补偿电流的范围，三相五柱式消弧线圈采用了这种方式。

减小控制角，以减少谐波含量第四十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一预调式（3）第四十四页，共七十页，编辑于2023年，星期一第四十五页，共七十页，编辑于2023年，星期一基波补偿电流和谐波电流的分布第四十六页，共七十页，编辑于2023年，星期一调感速度对于随调式消弧线圈，电网正常运行时，消弧线圈远离谐振点，为使消弧线圈发挥应有的作用，当电网发生单相接地故障时，必须使消弧线圈快速进入全补偿状态，以便接地故障点的故障电流尽快降下来，尽快灭弧。可见，消弧线圈补偿电流的调节速度对随调式消弧线圈是至关重要的。本消弧线圈实质上是直接调感式，理论上没有延时。实际运行中，消弧线圈有一个判断电网有单相接地故障，并发出指令让消弧线圈进入全补偿的过程。判断电网是否有单相接地故障简单而又可靠的方法是判断电网零序电压的大小。实践证明5~10ms的时间就能准确判断。第四十七页，共七十页，编辑于2023年，星期一调感速度

第四十八页，共七十页，编辑于2023年，星期一补偿电流调节宽度提高消弧线圈的设计调节宽度将影响消弧线圈的制造成本和影响某些性能:对磁饱和式消弧线圈，将使调感的线性度变差、补偿电流谐波含量提高；对高阻抗短路变压器式和三相五柱式消弧线圈，将使补偿电流谐波含量提高，同时，也增加制造成本。对调匝式消弧线圈，则要求增加调匝档位，增加控制成本；对调容式消弧线圈，需要增加电容量并增加调容档位，增加控制成本。第四十九页，共七十页，编辑于2023年，星期一补偿电流调节宽度

消弧线圈的调节宽度可从两方面来考虑：一是保证消弧线圈补偿电流的调节范围有足够宽度，足以覆盖电网可能得对地电容电流的变化范围。对接地电流不是很大（50~70A以下）的电网，补偿电流的调节宽度30~40A足以。对接地电容电流较大的电网，由于一个或数个开闭所同时停电，可能造成接地电容电流有较大的变化范围，消弧线圈的调节宽度应该设计宽些。但我们不主张在这种情况下使用大容量宽调节范围的消弧线圈集中补偿，因为这样既不利于降低消弧线圈补偿后的残流，不利于提高消弧线圈动作的成功率，同时也不利于降低消弧线圈补偿系统的成本，不利于消弧线圈补偿系统的运行维护，不利于提高消弧线圈补偿系统的工作可靠性。第五十页，共七十页，编辑于2023年，星期一运行维护和制造成本就运行维护而言，带载调抽头式和三相五柱式运行维护量小。可调气隙式，由电动机拖动涡轮涡杆调节电抗器的气隙，机械结构复杂，且当有接地性故障时，消弧线圈有电流产生磁力有可能使电动机过载而损坏。可控饱和电抗器式消弧线圈需要一个直流电源给饱和电抗器一个激励电流，这一方面增加了消弧线圈的损耗，易使消弧电抗器发热，缩短寿命，另一方面，增加了控制设备的复杂度，提高了制造成本，增加了控制设备的维护难度。第五十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈的特点无需接地变压器的消弧线圈我国6-10kV电网变压器几乎都是三角形联结，没有中性点，而消弧线圈要安装在电网中性点和地之间，因此，为了安装消弧线圈，不得不安装一个比消弧线圈更为昂贵的接地变压器。第五十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一第五十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈的特点1）调感线性度好。消弧线圈的补偿电感在（0~1.15）UN的电压下始终工作在线性段。2）调感速度快。消弧线圈是直接调感式，响应速度快，因此，既可以采用预调式控制，也可以采用随调式控制，控制方式适应性强。3）补偿电流中谐波含量低、补偿电流无级连续可调、补偿后残流小。第五十四页，共七十页，编辑于2023年，星期一多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈的特点4）消弧线圈整体制造成本低、构简单、易于维护。我国6kV和10kV配电网变压器绝大多数是三角形结线，没有中性点，该消弧线圈同时具有接地变压器和消弧线圈双重功能，安装时省去了接地变压器，这样，不仅使整个消弧线圈系统结构简单、工作可靠性高、便于安装及维护，并且，在同样的额定补偿电流条件下，还有整体安装容量最低，安装占有空间最小，因而安装造价最低的优点。第五十五页，共七十页，编辑于2023年，星期一多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈的特点5）安全性好。所有调节控制元件均在二次低压侧，并且，消弧线圈的特殊结构使它的一次线圈与二次线圈或是分立在不同的铁心柱上、或是同一柱的不同位置上，一、二次线圈没有同心安装，这样，一方面保证了不可能因绝缘击穿一次高压串到二次低压线圈来，另一方面极大地降低了一、二次线圈的耦合电容。因此，控制回路的工作安全性很高，杜绝了因一次高压串入二次控制回路，造成烧毁消弧线圈二次控制电路乃至烧毁变电所二次回路的恶性事故。同时，所有调节控制元件放在二次低压侧还有利于降低控制设备的成本第五十六页，共七十页，编辑于2023年，星期一四、降低接地电流的其他方法从以上讨论可以看出，消除间隙电弧过电压主要从两方面考虑，一是尽量减少接地点的残流；二是尽量降低接地故障点的电压恢复速度。而接地故障点的电压恢复速度也与接地点残流大小成反比。因此，降低接地点残流是关键。由于故障点残流小，全补偿时故障点灭弧后恢复电压上升速度较不接地电网慢，不易重燃，因此间隙电弧过电压的机率大大降低。但消弧线圈1.不能消除间隙电弧过电压，并且电网电容电流很大时一方面补偿容量大，成本高；2.补偿调节范围要求大，使自动跟踪补偿速度降低。3.有功电流、谐波电流不能补偿，仍影响着故障点电弧的熄灭；4.接地保护将较不接地电网更难。第五十七页，共七十页，编辑于2023年，星期一四、降低接地电流的其他方法有三条思路可以进一步降低接地电流：（1）无源单相接地全电流补偿可有三种方式；（2）人为接地分流；（3）有源单相接地电流的宽带补偿。第五十八页，共七十页，编辑于2023年，星期一四、降低接地电流的其他方法无源单相接地全电流补偿可有三种方式：①中性点电阻接地，超前相接电感单相接地全电流补偿；②中性点电抗接地，滞后相接电容单相接地全电流补偿；③中性点电抗接地，超前相接电感单相接地全电流补偿。第五十九页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点电阻接地超前相接电感单相接地全电流补偿第六十页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点电抗接地滞后相接电容单相接地全电流补偿第六十一页，共七十页，编辑于2023年，星期一中性点电抗接地超前相接电感单相接地全电流补偿第六十二页，共七十页，编辑于2023年，星期一人为接地分流消弧装置第六十三页，共七十页，编辑于2023年，星期一有源单相接地电流的宽带补偿宽带补偿器通过有