接地电流的危害及治理方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,接地电流的危害及治理方法,1,电力电缆,2,架空线,3,一 为什么要安装消弧线圈,1. 中性点不接地供电系统图,接地电流计算公式：,4,2. 接地电流对供电系统的危害, 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。, 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2.13.2倍的额定相电压。, 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）。,5,二 消弧线圈的作用,1. 中性点接地方式,6,2. 补偿电网的对地电容电流，使接地电流大大减少,中性点经消弧线圈接地图,7, 接地电流波形,接地电流测量原理图,8,中性点不接地情况,9,消弧线圈接地情况,10,二 消弧线圈的作用（续）,有利于绝缘介质的恢复；有利于减小间歇电弧过电压（概率）；有利于降低接地点处的地线电位，减小对人身安全威胁及引爆瓦斯的可能性。,11,3. 故障相对地电压恢复速度,下降,消弧线圈的三种运行方式的故障录波。,有利于绝缘介质的恢复，电弧更易熄灭；大大减少了PT及PT保险烧毁的可能性。,12,电阻接地,13,欠补偿,14,过补偿,15,全补偿,16,三 人为接地分流消弧装置,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。,17,人为接地分流消弧装置,18,四 各种消弧线圈简介,1. 对消弧线圈的基本要求（评价标准）,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）。,调感（即调节补偿电流）的速度要快,运行维护简单:,高压调节、低压调节,环境兼容性好，便于安装，噪声低.,19,调感补偿线性度要好，补偿效果好，补偿残流要小,补偿效果好，补偿后残流小，这是安装消弧线圈的目的。影响补偿后残流大小的因素有三个：,调节精度，显然，无级平滑调节精度优于有级分档调节精度；,补偿电感伏安特性的线性度；,消弧线圈补偿电流的谐波含量。,20,调感（即调节补偿电流）的速度要快,调感的快速性包含两个方面：,快速输出补偿目标电流，使接地故障点的接地故障电流以最快的速度降至最低，使接地故障电弧尽快熄灭，提高消弧线圈的动作成功率；,接地故障消除后，消弧线圈尽快恢复原态，以避免引起谐振，威胁配电网的绝缘安全。,21,2. 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）,22,随调式,23,预调式（1）,24,预调式（2）,25,预调式（3）,26,3. 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,27,4 调匝式固定补偿消弧线圈,28,5 柱塞式（调气隙）自动补偿消弧线圈,29,6 有载开关调匝式自动补偿消弧线圈,30,7 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,31,7 磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈,32,8 调容式自动补偿消弧线圈,33,9 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,34,9 三相五柱式自动补偿消弧线圈,35,36,三相五柱自耦直流助磁式,37,10 高短路阻抗式自动补偿消弧线圈,38,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。,39,多短路阻抗值接地变压器式消弧线圈,40,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,41,预调式（3）,42,43,基波补偿电流和谐波电流的分布,44,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510ms的时间就能准确判断。,45,调感速度,46,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。,47,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（5070A以下）的电网，补偿电流的调节宽度3040A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。,48,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。,49,11 性能比较,性 能,调感方式,线性度,调感连续 性,补偿效果,补偿电,流波形,发热,损耗,噪声,维护,可调气隙式,好,好,好,好,小,大,难,带载抽头,好,差,较好,好,小,小,易,可控饱和电抗器,差,好,差,差,大,较大,较难,三相五柱式,好,好,好,较好,小,小,易,50,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。,51,52,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（01.15）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。,53,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。,54,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,55,户外安装油浸式三相五柱消弧线圈,56,一柜式安装,集开关柜、自动跟踪补偿控制装置和三相五柱消弧线圈为一体的一跪式安装。,开关柜是标准的GG1A尺寸。,57,干式高阻抗短路变压器式消弧线圈,58,59,60,五 消弧线圈的技术参数,额定电压：6.3kV; 10.5kV; 37kV; 66kV,额定补偿电流：30A; 50A; 75A; 80A; 100A,额定容量：180kVA; 200kVA; 315kVA; 400kVA; 500kVA; 630kVA （相电压*额定补偿电流）,61,接地变压器的技术参数,额定电压：6.3kV; 10.5kV; 37kV; 66kV,额定容量：180kVA; 200kVA; 315kVA; 400kVA; 630kVA; 800kVA; 1000kVA 主要：接地变压器带站用变时，额定容量包含站用变的容量。,额定电流：额定电流与消弧线圈不同，是指一相的电流。即消弧线圈电流的三分之一。当带站用变时，额定电流包含站用变的电流。,62,六 消弧线圈的选择,消弧线圈的选择应该从三个方面来考虑：,1、额定技术参数,2、控制方式,3、用户的安装要求,63,依据额定技术参数选择,额定电压要与所需要安装的电网电压等级相同。,额定补偿电流必须大于电网的电容电流。一般取大于等于1.35倍的电网的电容电流。,有些用户习惯使用额定容量。额定容量等于相电压乘额定补偿电流。,6.3kV和10.5kV电网没有中性点，如不选择三相五柱式消弧线圈，还要加选接地变压器。35kV以上电网一般有中性点。,64,依据用户要求确定控制方式,消弧线圈有两类控制方式：随调式和预调式,若用户没有提出要求，可以向用户推荐控制方式。若用户有明确的要求，则依据用户要求确定。若用户虽有要求，但主义未定，可与用户商量。,65,依据用户的安装要求选择,依据用户已确定的安装消弧线圈的位子来确定：,户外一般选择油浸式，户内一般选择干式,除非用户特别提出要求，一般应该选择三相五柱式。一是成本低，二是好安装。,依据用户已确定的安装消弧线圈的位子确定一体式安装结构还是分体安装结构。,66,