电力系统的中性点运行方式课件.ppt
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- 电力系统 中性 运行 方式 课件
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1、电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式中性点不接地的三相系统中性点不接地的三相系统中性点经消弧线圈接地的三相系统中性点经消弧线圈接地的三相系统中性点直接接地的三相系统中性点直接接地的三相系统 中性点经阻抗接地的三相系统中性点经阻抗接地的三相系统 主要内容主要内容概述概述电力系统的中性点是指三相系统作星形连接的变压电力系统的中性点是指三相系统作星形连接的变压器和发电机的中性点。器和发电机的中性点。中性点采用不同的接地方式,会影响到电力系统许中性点采用不同的接地方式,会影响到电力系统许多方面的技术经济问题,如电网的绝缘水平、供多方面的技术经济问题,如电网的绝缘水平、供电可靠性、对通信系统
2、的干扰、继电保护的动作电可靠性、对通信系统的干扰、继电保护的动作特性等。因此,选择电力系统的中性点运行方式特性等。因此,选择电力系统的中性点运行方式是一个综合性间题。本章就中性点不同运行方式是一个综合性间题。本章就中性点不同运行方式的三相系统作一般综合介绍。的三相系统作一般综合介绍。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地系统的正常运行一、中性点不接地系统的正常运行 电力系统运行时,三相导体之间和各相导体对地之电力系统运行时,三相导体之间和各相导体对地之间,沿导体全长分布着电容,这些电容在电压的间,沿导体全长分布着电容,这些电容在电压的作用下将引起附加的电容电流。各
3、相导体间的电作用下将引起附加的电容电流。各相导体间的电容及其所引起的电容电流较小,并且对以后所讨容及其所引起的电容电流较小,并且对以后所讨论的问题没有影响,故不予考虑。各相导体对地论的问题没有影响,故不予考虑。各相导体对地之间的分布电容,分别用集中的等效电容之间的分布电容,分别用集中的等效电容CU、CV和和CW代替。图代替。图2-1(a)为中性点不接地系统)为中性点不接地系统正常运行的电路图。图中断路器正常运行的电路图。图中断路器QF正常运行时处正常运行时处于合闸状态。于合闸状态。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统假设正常运行时,三相系统对称,同时三相导体经过完假设正常运行时
4、,三相系统对称,同时三相导体经过完全换位,各相对地电容相等,故中性点全换位,各相对地电容相等,故中性点N对地电位对地电位 为为0。各相对地电压分别用各相对地电压分别用 、 、 表示,则表示,则 udUvdUwdUnU一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统图图2-1 中性点不接地三相系统的正常运行情况中性点不接地三相系统的正常运行情况(a)电路图;()电路图;(b)、()、(c)相量图)相量图一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统各相对地的电压分别为电源各相的相电压。在此对地电各相对地的电压分别为电源各相的相电压。在此对地电压下,各相对地电容电流压下,各相对地电容电流
5、大小相等,相位差为大小相等,相位差为120。如图如图2-1(c)所示。各相对地电容电流之和为零,所以)所示。各相对地电容电流之和为零,所以没有电容电流流过大地。各相电源电流没有电容电流流过大地。各相电源电流应为各相应为各相负荷电流负荷电流与对地电容电流与对地电容电流的相量和,的相量和,如图如图2-1(b)所示,图中仅画出)所示,图中仅画出U相情况。相情况。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统二、单相接地故障二、单相接地故障图图2-2 中性点不接地三相系统单相接地中性点不接地三相系统单相接地(a)电路;()电路;(b)相量图)相量图一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相
6、系统在中性点不接地三相系统中,当由于绝缘损坏等原因发在中性点不接地三相系统中,当由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时,情况将发生明显变化。图生单相接地故障时,情况将发生明显变化。图2-2所示为所示为W相相k点发生完全接地的情况。所谓完全接地,也称为金点发生完全接地的情况。所谓完全接地,也称为金属性接地,即认为接地处的电阻近似于零。属性接地,即认为接地处的电阻近似于零。当当W相金属性接地时,故障相对地电压为零,即相金属性接地时,故障相对地电压为零,即 ,w k0U非故障相非故障相U相和相和V相的对地电压相的对地电压、分别为分别为各相对地电压的相量关系如图各相对地电压的相量关系如图2-2(b)所示
7、,)所示, 、之之间的夹角为间的夹角为60。此时。此时U、W相间电压为相间电压为,V、W相相间电压为间电压为,而,而U、 V相间电压等于相间电压等于。此时,三相。此时,三相的线电压仍保持对称且大小不变。因此,对电力用户的线电压仍保持对称且大小不变。因此,对电力用户接于线电压的设备的工作并无影响,无须立即中断对接于线电压的设备的工作并无影响,无须立即中断对用户供电。用户供电。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统ukUvkUukUvkUukUvkUuvU一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统由于由于U、V两相对地电压由正常时的相电压变为故障后两相对地电压由正常时的相电
8、压变为故障后的线电压,则非故障相对地的电容电流也相应增大的线电压,则非故障相对地的电容电流也相应增大 倍。倍。如正常运行时各相导线对地的电容相等,设为如正常运行时各相导线对地的电容相等,设为C,则正,则正常运行时各相对地电容电流的有效值也相等,且常运行时各相对地电容电流的有效值也相等,且3单相接地故障时,未接地单相接地故障时,未接地U、V相的对地电容电流的有相的对地电容电流的有效值为:效值为:W相接地时,该相对地电容短接,则对地电容电流为零。相接地时,该相对地电容短接,则对地电容电流为零。一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统此时三相对地电容电流之和不再为零,大地中有电流流过,此
9、时三相对地电容电流之和不再为零,大地中有电流流过,并通过接地点成为回路,如图并通过接地点成为回路,如图2-2(a)所示,如选择电流)所示,如选择电流的参考方向为从电源到负荷的方向及线路到大地方向,则的参考方向为从电源到负荷的方向及线路到大地方向,则W相接地处的电流,简称为接地电流,用相接地处的电流,简称为接地电流,用 表示,为表示,为可见,单相接地故障时的接地电流,等于正常运行时一相可见,单相接地故障时的接地电流,等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。接地电流的值与网络的电压、频率对地电容电流的三倍。接地电流的值与网络的电压、频率和对地电容有关,而对地电容又与线路的结构(电缆或架和对地电容有关
10、,而对地电容又与线路的结构(电缆或架空线)、布置方式和长度有关。实用计算中可按下式计算:空线)、布置方式和长度有关。实用计算中可按下式计算:cI一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统对架空线路对架空线路 对电缆线路对电缆线路 式中式中 接地电流,接地电流,A; U 网络的线电压,网络的线电压,kV; L 与电压为与电压为U具有电联系的所有线路的总长具有电联系的所有线路的总长度,度,km。350CULI10CULICI一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统 综上所述,中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的综上所述,中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响可从以下
11、几个方面来分析。影响可从以下几个方面来分析。 单相接地故障时,由于线电压保持不变,使负荷电流不变,单相接地故障时,由于线电压保持不变,使负荷电流不变,电力用户能继续工作,提高了供电可靠性。然而要防止由于电力用户能继续工作,提高了供电可靠性。然而要防止由于接地点的电弧或者过电压引起故障扩大,发展成为多相接地接地点的电弧或者过电压引起故障扩大,发展成为多相接地故障。所以在这种系统中应装设交流绝缘监察装置,当发生故障。所以在这种系统中应装设交流绝缘监察装置,当发生单相接地故障时,立即发出信号通知值班人员及时处理,规单相接地故障时,立即发出信号通知值班人员及时处理,规程规定:在中性点不接地的三相系统中
12、发生单相接地时继程规定:在中性点不接地的三相系统中发生单相接地时继续运行的时间不得超过续运行的时间不得超过2h,并要加强监视。,并要加强监视。 一、中性点不接地的三相系统一、中性点不接地的三相系统由于非故障相电压升高到线电压,所以在这种系统中,电气由于非故障相电压升高到线电压,所以在这种系统中,电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计,从而相设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计,从而相应地增加了投资。应地增加了投资。 接地处有接地电流流过,会引起电弧。如在接地处有接地电流流过,会引起电弧。如在l0kV电网中接电网中接地电流大于地电流大于30A时,将产生稳定电弧,此电弧的大小与接
13、地时,将产生稳定电弧,此电弧的大小与接地电流成正比,从而形成持续的电弧接地。高温的电弧可能损电流成正比,从而形成持续的电弧接地。高温的电弧可能损坏设备,甚至导致相间短路,尤其在电机或电器内部发生单坏设备,甚至导致相间短路,尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险。在接地电流小于相接地出现电弧时最危险。在接地电流小于30A而大于而大于510A时,可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧,时,可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧,这是由于网络中的电感和电容形成的振荡回路所致,随着间这是由于网络中的电感和电容形成的振荡回路所致,随着间歇性电弧的产生将出现网络电压不应有的升高,引起过电压,
14、歇性电弧的产生将出现网络电压不应有的升高,引起过电压,其幅值可达其幅值可达2.53倍的相电压,足以危及整个网络的绝缘。倍的相电压,足以危及整个网络的绝缘。二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统中性点不接地系统,具有单相接地故障时可继续给中性点不接地系统,具有单相接地故障时可继续给用户供电的优点,但当接地电流较大时容易产生电用户供电的优点,但当接地电流较大时容易产生电弧接地而造成危害。为了克服这一缺点,可设法减弧接地而造成危害。为了克服这一缺点,可设法减少接地处的接地电流。采用的方法是在出现单相接少接地处的接地电流。采用的方法是在出现单相接地故障时,使接地处流过一
15、个与接地电流相反的感地故障时,使接地处流过一个与接地电流相反的感性电流,因而出现了中性点经消弧线圈接地的运行性电流,因而出现了中性点经消弧线圈接地的运行方式。方式。二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统一、消弧线圈的工作原理一、消弧线圈的工作原理消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈,线圈的电阻很消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈,线圈的电阻很小,电抗很大,电抗值可用改变线圈的匝数来调节。它装小,电抗很大,电抗值可用改变线圈的匝数来调节。它装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间,其工作情在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间,其工作情况如图况如图2-3所示
16、。所示。二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统图图2-3 中性点经消弧线圈的接地三相系统中性点经消弧线圈的接地三相系统(a)电路图;()电路图;(b)相量图)相量图二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统正常运行时,中性点对地电压为零,消弧线圈中没有电流通正常运行时,中性点对地电压为零,消弧线圈中没有电流通过。过。 单相接地故障时,如单相接地故障时,如W相接地,中性点对地电压相接地,中性点对地电压 ,非故障相对地电压升高非故障相对地电压升高 倍,网络的线电压不变。此时,倍,网络的线电压不变。此时,消弧线圈处于电源消弧线圈处于电源W相
17、相电压作用下,有电感电流相相电压作用下,有电感电流 通过,通过,此电感电流必定通过接地点成为回路,所以接地处的电流此电感电流必定通过接地点成为回路,所以接地处的电流为接地电流为接地电流 电感电流电感电流 的相量和,见图的相量和,见图2-3(a)所示。)所示。 nwUU 3LILI二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统接地电流接地电流超前超前90,电感电流,电感电流滞后滞后 90,和相角,和相角差差180,方向相反,见图,方向相反,见图2-3(b)所示,在接地处)所示,在接地处和和相互抵消,称为电感电流对接地电流的补偿。如果适当选相互抵消,称为电感电流对接地电流的
18、补偿。如果适当选择消弧线圈的匝数,可使接地处的电流变的很小或等于零,择消弧线圈的匝数,可使接地处的电流变的很小或等于零,从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。消弧线从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。消弧线圈也正因此得名。圈也正因此得名。cIwULIwULIcI二、二、 中性点经消弧线圈接地的中性点经消弧线圈接地的三相系统三相系统通过消弧线圈的电感电流通过消弧线圈的电感电流 。其中。其中L为消弧线圈的电感。为消弧线圈的电感。 消弧线圈的外形和小容量变压器相似;为了绝缘和散热,消弧线圈的外形和小容量变压器相似;为了绝缘和散热,铁芯和线圈浸放在油箱内;为避免铁芯饱和,保持电流与铁芯和
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