【電氣工程及其自動化】配電系統(tǒng)中性點接地方式選擇的研究

本科生畢業(yè)論文（設計）配電系統(tǒng)中性點接地方式選擇的研究二級學院信息科學與技術學院專業(yè)電氣工程及其自動化完成日期2015年5月24日A基礎理論B應用研究C調查報告D其他目錄1緒論111課題研究的意義112國外配電系統(tǒng)中性點接地方式的發(fā)展113我國配電網(wǎng)中性點接地方式發(fā)展214本文主要的工作22配電網(wǎng)中性點接地方式221不同接地方式的比較222中性點接地方式選擇的影響因素423本章小結63某變電站10KV電網(wǎng)中性點接地方式研究731某10KV電網(wǎng)等值接線圖732某變電站10KV電網(wǎng)單相接地故障分析9321中性點不接地的過電壓10322中性點經(jīng)電阻接地的過電壓10323中性點經(jīng)消弧線圈接地的過電壓1333本章小結154消弧線圈分類及整定原則1641消弧線圈的分類1642消弧線圈的整定原則1743本章小結175結論18參考文獻19致謝10KV配電網(wǎng)中性點接地方式的研究摘要本文首先分析L0KV配電網(wǎng)的中性點各種運行方式，比較不同運行方式的特點。然后以某變電站L0KV電網(wǎng)的實際參數(shù)來建立數(shù)值計算模型，在考慮了電網(wǎng)接地電容電流變化、接地點接地電阻值變化等多種影響因素的情況下，對中性點經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)低電阻接地方式下電網(wǎng)的過電壓水平和接地點短路電流大小進行了仿真和計算，本文還計算了經(jīng)消弧線圈接地方式下消弧線圈及相關設備的技術參數(shù)，做出合理選擇，并最終實現(xiàn)消弧線圈接地的自動跟蹤補償。關鍵詞配電網(wǎng)；中性點接地方式；消弧線圈；過電壓；自動跟蹤補償10KVDISTRIBUTIONNETWORKNETURALPOINTGROUNDINGWAYOFRESEARCHABSTRACTFIRSTLY,THISPAPERANALYZEDTHECHARACTERISTICOFGROUNDINGMODESABOUT10KVNETWORKTHENWITHTHEDEMONSTRATIONOFONESUBSTATION,THISPAPERBUILTANUMERICALVALUEEQUIVALENTMODELTAKINGACCOUNTOFTHETRANSFORMATIONOFTHECAPACITIVECURRENTORTHEVARIETYOFTHEGROUNDINGPOINTRESISTANCE,ITSIMULATEDTHEOVERVOLTAGELEVELANDTHEGROUNDINGPOINTSHORTCURRENTVALUEOFTHENETWORKWITHARCSUPPRESSINGCOILGROUNDINGMODEORLOWRESISTANCEGROUNDINGMODEINTHISPAPER,THETECHNICALPARAMETERSFORTHEARCSUPPRESSINGCOILANDASSOCIATEDEQUIPMENTWERECALCULATED,ANDREASONABLESELECTIONHASBEENMADETOFINALLYREALIZEAUTOMATICTRACINGCOMPENSATIONFORARCSUPPRESSINGCOILGROUNDINGMODEKEYWORDSPOWERDISTRIBUTIONNETWORKNEUTRALGROUNDINGMODEARCSUPPRESSINGCOILOVERVOLTAGEAUTOMATICTRACINGCOMPENSATION1緒論11課題研究的意義配電網(wǎng)中的電力電纜的大量使用，饋線增多，增大了配電網(wǎng)的電容電流。同時配電網(wǎng)中性點接地方式的選擇關系到配電系統(tǒng)的絕緣水平，供電和用電的可靠性、經(jīng)濟性以及安全性的問題，所以，研究中性點接地方式對提高配電系統(tǒng)的運行水平有重要意義。配電網(wǎng)中性點接地方式主要有以下幾種不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地、直接接地等幾種。從其運行特征而言，可歸納為兩大類一類是非有效接地，包括中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地；而是有效接地，包括直接接地和經(jīng)小電阻接地。對于配電網(wǎng)中性點接地方式的問題，世界各國配電網(wǎng)選取的中性點接地方式不統(tǒng)一，不同的國家甚至不同的城市都不完全相同，其配電網(wǎng)的接地方式主要根據(jù)本國的運行經(jīng)驗和傳統(tǒng)來決定。12國外配電系統(tǒng)中性點接地方式的發(fā)展1原蘇聯(lián)對于中性點不接地的方式有過詳細規(guī)定6KV電網(wǎng)單相接地電流小于30A；10KV電網(wǎng)單相接地電流小于20A；1520KV電網(wǎng)單相接地電流小于15A；35KV電網(wǎng)單相接地電流小于10A。當單相接地電流超過上述規(guī)定時，則需要采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。而在實際中，為提高供電可靠性，前蘇聯(lián)和東歐配電網(wǎng)基本采用了經(jīng)消弧線圈接地方式。在美國城市配電網(wǎng)2277KV中，中性點接地方式以直接接地為主，其中中性點直接接地或經(jīng)低電阻接地的占71，經(jīng)消弧線圈接地的占12，不接地的占105經(jīng)小電抗接地的占65。日本1135KV電網(wǎng)中，經(jīng)消弧線圈和電抗接地的占28，經(jīng)電阻接地的占31，不接地的占39，直接接地的占2。德國最先采用了接地故障補償裝置，中壓電網(wǎng)一般采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，并在中歐和斯堪的納維亞地區(qū)得到廣泛使用。俄羅斯中壓電網(wǎng)單相接地短路電流小于20A時，采用中性點絕緣的接地方式；大于20A時，采用中性點經(jīng)消弧線圈的接地方式。英國66KV電網(wǎng)、33KV及以下的架空配電網(wǎng)中性點采用經(jīng)消弧線圈接地和直接接地兩種方式，部分電網(wǎng)中性點由直接接地或電阻接地逐步改消弧線圈接地；由電纜組成的配電網(wǎng)中性點采用低電阻接地方式。13我國配電網(wǎng)中性點接地方式發(fā)展我國在80年代中期以前，參照前蘇聯(lián)的做法，對中壓電網(wǎng)中性點主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式。80年代中期以后，由于電網(wǎng)結構更為復雜，運行方式也經(jīng)常變化，這樣消弧線圈調整就存在一定的困難。1987年廣州區(qū)莊變電站中壓電網(wǎng)率先在國內采用了中性點經(jīng)低電阻接地方式。此后北京、上海等城市配電網(wǎng)也先后采用中性點經(jīng)低電阻接地方式運行。隨著負荷不斷增長，電纜線路逐年增多，近年來部分城市配電網(wǎng)開始采用中性點經(jīng)低電阻接地方式運行，如北京10KV電網(wǎng)、廣州、深圳、珠海以及蘇州工業(yè)園區(qū)20KV配電網(wǎng)采用中性點經(jīng)低電阻接地方式運行7。與此同時，我國的消弧線圈接地方式有了半個多世紀的運行實踐，不少地區(qū)推廣應用自動跟蹤消弧線圈及接地選線裝置，取得了良好的效果和豐富的運行經(jīng)驗，為中壓電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地提供了技術保障。為此，在我國采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式是我國中壓電網(wǎng)的發(fā)展方向。14本文主要的工作本文主要的內容是介紹中性點接地方式的影響因素，比較國內中壓配電網(wǎng)現(xiàn)在所采用的中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地、電阻接地等幾種接地方式的工作原理，并介紹各種接地方式的優(yōu)缺點和適用范圍。本文還以某變電站10KV供電系統(tǒng)進行仿真計算，著重分析電網(wǎng)中性點不接地以及中性點經(jīng)消弧線圈和經(jīng)低電阻接地方式下的各種過電壓，通過比較中性點經(jīng)過這幾種接地方式的優(yōu)缺點，最終確立了該變電站10KV供電系統(tǒng)選擇中性點經(jīng)消弧線圈的接地方式，并對消弧線圈的應用進行了介紹。2配電網(wǎng)中性點接地方式本章將結合影響選擇接地方式的因素（包括供電可靠性、安全因素、絕緣水平配合、繼電保護配合、經(jīng)濟性因素和通信干擾因素）和不同接地方式的特點對10KV配電網(wǎng)的接地方式進行分析。21不同接地方式的比較（1）中性點不接地中性點不接地方式是指中性點沒有人為與大地連接。事實上，這樣的配電網(wǎng)是通過電網(wǎng)對地電容接地的。中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)點是發(fā)生單相接地故障時，可以帶故障運行052小時，能保持線電壓三角形不變繼續(xù)供電，單相接地電流較小通信干擾小，但使非故障相對地電壓升高較大，單相接地存在電弧接地過電壓的危險，容易造成絕緣破壞，采用這種方式整個系統(tǒng)的絕緣水平和過電壓保護裝置費用較大，實現(xiàn)有選擇的接地保護很困難。另外還存在中性點不穩(wěn)定，容易導致電壓互感器鐵芯磁飽和以及激發(fā)中性點過電壓，經(jīng)常引起電壓互感器燒毀和高壓熔絲熔斷事故5。（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點經(jīng)消弧線圈接地方式是指配電網(wǎng)一個或多個中性點經(jīng)消弧線圈與大地連接，消弧線圈的穩(wěn)態(tài)工頻感性電流對電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)工頻容性電流調諧，故也稱諧振接地。當單相接地電容電流超過了允許值10A時，可以用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的主要優(yōu)點采用消弧線圈接地時，其單相接地故障電流僅為補償后很少的殘余電流，使電弧不能維持而自動熄滅。因此，消弧線圈可抑制電弧重燃，減少間歇性電弧過電壓出現(xiàn)的機率。為避免出現(xiàn)諧振過電壓，消弧線圈一般運行在過補償狀態(tài)8。中性點經(jīng)消弧線圈接地的缺點91）切合電纜線路時的電容電流變化較大，需要及時調整消弧線圈的調諧度，操作麻煩，并要求熟練的運行維護技術。因電網(wǎng)中電纜增多，電容電流很大，要求消弧線圈容量隨之增大，很不經(jīng)濟。2）由于單相接地電流得到補償而變小，實現(xiàn)繼電保護比較困難。（3）中性點經(jīng)電阻接地中性點經(jīng)電阻接地方式是指配電網(wǎng)中至少有一個中性點接入電阻。中性點經(jīng)電阻接地方式根據(jù)接地電阻阻值的不同可以分為三種經(jīng)高電阻接地、經(jīng)中電阻接地和經(jīng)小電阻接地5。其中，中性點經(jīng)小電阻接地的方式主要應用在10KV配電網(wǎng)系統(tǒng)1。高電阻接地是指電阻值在數(shù)百到數(shù)千歐姆范圍內，單相接地故障電流限制到略大于系統(tǒng)對地電容電流大小的接地方式；中電阻接地是電阻值在20100，單相接地故障電流限制在30300A的接地方式，但目前在實際中運用較少低電阻接地是指電阻值在20以下，單相接地故障電流限制400A1000A的接地方式8。中性點電阻值的選擇若取得大低，則單相接地電流較大，對通訊干擾較大；若電阻值取得太大，則繼電保護不可靠。對于以電纜為主的城市電纜線，中性點電阻中的電流在200400A時，對通訊的干擾間題不大，此時，電阻取值為721446。中性點經(jīng)電阻接地方式的主要優(yōu)點是可以抑制電弧接地時的過電壓，由于人為地增加了有功電流，使得更易于實現(xiàn)選擇性接地保護。中性點經(jīng)電阻接地方式的主要缺點為接地點的電流較大，當零序保護動作不及時或拒動時，將使接地點及附近的設備絕緣受到更大的威脅，很有可能導致發(fā)生相間故障。當發(fā)生單相接地故障時，無論是永久性的還是非永久性的，均會使線路的跳閘次數(shù)大大增加，嚴重影響了向用戶供電的正常性，使其供電的可靠性下降2。（4）中性點直接接地中性點直接接地適用于110KV以上高壓系統(tǒng)和038KV低壓系統(tǒng)9。中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當發(fā)生單相接地時，這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，單相接地短路電流的數(shù)值最大，因而立即使繼電保護動作，將故障部分切除。中性點直接接地的主要特點是它在發(fā)生單相接地故障時，非故障相對地電壓不會增高因而各相對地絕緣可按相對地電壓考慮。電網(wǎng)的電壓等級越高，經(jīng)濟效益越大；而在中性點接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地電流往往比正常負荷電流小得多，因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比較困難，但在中性點直接接地系統(tǒng)中，實現(xiàn)就比較容易。由于接地電流較大，繼電保護一般都能迅速而準確地切除故障線路，且保護裝置簡單，工作可靠。22中性點接地方式選擇的影響因素（1）供電可靠性大電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路故障時，故障電流較大，保護立即跳閘，使供電突然中斷；而小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障則可帶故障運行12小時，但故障選線困難，同樣會增加故障停電時間。隨著電網(wǎng)的發(fā)展，衡量供電可靠性不再僅僅依據(jù)發(fā)生單相接地故障時不跳閘，而是依靠加強電網(wǎng)結構、調度控制和自動化程度來保證8。（2）人身安全人身安全，也是選擇中性點接地方式的一個主要方面，對于人身安全主要考慮61）人接觸接點的設備金屬部件（正常時不帶電）；2）單相接地電流入地點附近的跨步電壓；3）人直接觸及處于工作電壓下的帶電部分。當發(fā)生單相接地故障時，接地故障點以及中性點接地裝置附近都會產(chǎn)生接地電流以及跨步電壓，容易發(fā)生人身安全事故，跨步電壓越大，危險越大，跨步電壓的大小取決于接地點接地故障電流的大小，在考慮中性點接地方式的時候如何通過限制接地電流也是一個重要的參考指標5。（3）絕緣水平的配合在大電流接地系統(tǒng)中，內部過電壓在相電壓的基礎上發(fā)展起來，而小電流接地系統(tǒng)中，則可能在線電壓的基礎上進一步發(fā)展。因而在絕緣水平的配置上，大接地電流系統(tǒng)要比小電流接地系統(tǒng)低20左右8。（4）繼電保護的特性以前的消弧線圈接地方式的殘流很小，繼電保護難以配合的障礙可以通過微機保護來解決。而相反，低電阻接地方式卻遇到了困難。根據(jù)北京供電局在中性點經(jīng)低電阻10接地的10KV電網(wǎng)中的現(xiàn)場試驗結果，當裸導線發(fā)生斷線接地時，計算的接地電流值為465A，但實際接觸瀝青路面時，在15S只能達到15A；經(jīng)過033S，接地電流增至114A時線路跳閘。在絕緣導線斷線的情況下，若斷面較臟，情況與裸線相似；若為新斷面，則觀察不到電弧，線路也不會跳閘；當裸線斷線后與水泥路面接觸時，經(jīng)23S后接地故障電流從約42A增大到21A時被切斷；絕緣導線與瀝青路面接觸時情況相似，只有斷面被弄濕后，才能引起故障線路跳閘4。為了使零序過電流保護能夠瞬間跳閘，則必須加大接地故障電流。顯然，接地故障電流越大，問題和缺點越多，越難適應現(xiàn)代負荷特性的。（5）經(jīng)濟性因素各中性點接地方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時的特征不同，導致相應的安全防護措施及投資費用有較大差異。此外，各中性點接地方式本身的接地裝置購置成本也相差較大8。（6）設備安全10中性點接地方式與置于網(wǎng)絡中的各類電氣設備的安全與否密切相關。電網(wǎng)中性點經(jīng)非線性電阻接地運行方式可以把單相接地故障電流限制在較低范圍內，比小電阻接地方式下要低很多，可以有效地限制單相接地故障電流的危害性，對電網(wǎng)中的電力設備均可起到不同程度的保護作用。如，可以減少一次設備頻繁的短路電流沖擊；減少斷路器的遮斷次數(shù)和繼電保護的動作次數(shù)和誤動；減少斷路器的拒動概率以及運動人員的誤操作概率；降低線路絕緣子的損壞率；減輕設備的運動維護與檢修工作量，等。而對弱電設備的影響，主要是對電子控制設備和數(shù)控加工機械，微機，精密湊、價格昂貴的電子、微電子設備，長途通信設備等的影響。這些設備均具有對過電壓的敏感性，要求電網(wǎng)必須嚴格限制電磁浪涌，以防止由各種原因在電網(wǎng)的低壓側和用戶內部引起的地電位升高。中性點經(jīng)非線性電阻接地運行方式比低電阻接地對這些弱電設備的影響要小。（7）通信干擾在電網(wǎng)正常運行情況下，一般對通訊系統(tǒng)的干擾和影響很小。如果電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，出現(xiàn)的零序電壓與零序電流是強大的干擾源。在小電流接地系統(tǒng)中，起主要作用的是靜電感應。在大接地電流系統(tǒng)中，則以電磁感應為主，靜電感應可以用比較簡單的方法加以限制，而電磁感應的消除就十分的困難12。而中性點經(jīng)低電阻接地方式與不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運行方式相比對通信有較大的干擾，需采取相應的保護措施11配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，大電流接地系統(tǒng)產(chǎn)生的零序電壓與零序電流是主要干擾源，但其故障切除快，干擾存在時間較短，且國內外運行經(jīng)驗表明，故障電流在1000A以下通常不會對通信造成干擾8。23本章小結中性點不接地方式主要應用于以架空線為主的農(nóng)網(wǎng)線路中，當發(fā)生單相接地故障時，通過故障點的電容電流較小，弧光可以自熄滅。中性點經(jīng)消弧線圈接地方式主要應用網(wǎng)架相對穩(wěn)定電網(wǎng)架空或電纜與架空混合電網(wǎng)中，當發(fā)生單相接地故障時，通過故障點的電容電流比不接地方式的大，此時弧光不能自行熄滅。但此接地方式下電網(wǎng)網(wǎng)架變化比較頻繁，可能會造成消弧線圈容量不足等引起脫諧度與補償方式的變化。中性點經(jīng)電阻接地運行方式主要為小電阻接地方式應用較多在電纜網(wǎng)中，當發(fā)生單相接地故障時，通過故障點的接地故障電流很大，繼電保護裝置會立即動作零序切斷線路故障。中性點直接接地適用于110KV以上高壓系統(tǒng)和038KV低壓系統(tǒng)，當發(fā)生單相接地故障時，通過故障點的接地故障電流最大。小電阻接地方式與消弧線圈接地方式比較，過去是互有優(yōu)缺點，消弧線圈接地供電可靠性高，人身安全與設備安全性好，通信干擾小等，但保護選擇性差，人工調諧困難，但隨著微機選線技術的提高，以及自動跟蹤消弧線圈的技術成熟，消弧線圈接地方式的優(yōu)越性越來越明顯并且受到重視和發(fā)展。3某變電站10KV電網(wǎng)中性點接地方式研究4本章以某變電站10KV側的中性點接地方式為研究對象并分析該變電站10KV電網(wǎng)的實際參數(shù)，對中性點在不同接地方式下電網(wǎng)的過電壓水平和接地點短路電流大小進行數(shù)值比較,該變電站的主接線如圖31所示。圖3110KV變電站主接線圖31某10KV電網(wǎng)等值接線圖該變電站10KV電網(wǎng)的接線示意圖見圖32，兩臺主變型號為SFZL150000/110，電壓等級為110KV/10KV，額定容量為250000KVA。其中一臺為工作變，另一臺為備用變。10KV側為單母線分段，1段母線上帶有5回出線，2段母線上帶有6回出線，11回線路都是架空線路，線路均用型電路進行等值，參數(shù)見表31和表33，其電網(wǎng)等值電路圖如圖33。圖3210KV電網(wǎng)接線示意圖圖3310KV電網(wǎng)等值電路表31單位長度的架空線路的電阻、電感、電容參數(shù)正序電阻（/KM）正序電感（MH/KM正序電容NF/KM零序電阻（/KM）零序電感（MH/KM零序電容NF/KM017125469211039494655347561表32某變電站10KV架空線路長度（M）線路編號101線102線103線104線105線201線202線203線204線205線206線長度735093059202365359068251210624016502230199032某變電站10KV電網(wǎng)單相接地故障分析某變電站是某工業(yè)園區(qū)最主要的110KV變電站，擔負著工業(yè)園區(qū)70的負荷供電任務，具有比較重要的地位。下面以該變電站10KV電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障為例，對中性點采取不同接地方式下的過電壓水平、接地點故障電流大小等問題進行比較。計算中以101線路發(fā)生A相單相接地故障為例，假設故障點在離電源1KM處。圖34某變電站10KV電網(wǎng)的MATLAB仿真模型通過對該變電站的接地系統(tǒng)使用MATLAB軟件進行仿真，仿真模型如上圖33所示，圖中畫出四回出線；架空線路按照型線路模型模擬；接地點的位置通過接地模塊和傳輸線的直連實現(xiàn)，接地時刻通過接地模塊（BREAKER）內部轉換時間來設置，代表接地電阻；仿真解法采用變步長的ODES15，仿真時間為001S。假定T003S時，A相發(fā)生接地故障，過渡電阻為1的情況下，起動不同接地方式下的仿真，得到的仿真圖形和電流、電壓數(shù)據(jù)如下圖表表示。321中性點不接地的過電壓不接地的仿真電壓、電流波形圖圖35所示，當A相發(fā)生接地故障時，非故障相對地電壓升高較大，因此，這種系統(tǒng)中電氣設備的絕緣要按線電壓設計，絕緣投資比重加大。而故障點過渡電阻為不同值時的電壓、電流變化見表33?？梢钥闯?，當過渡電阻值為5時，非故障相工頻過電壓分別為1749和1870，中性點工頻過電壓為0859，故障點電流最大值為3435A（有效值為2429A）。隨著過渡電阻的增大，流過故障相和過渡電阻的電流都逐漸減小，當系統(tǒng)發(fā)生金屬性接地故障，即過渡電阻值為0時，流過故障相電流和過渡電阻的電流值最大，對系統(tǒng)造成的危害也最大。表33故障點過渡電阻不同時的中性點不接地的電壓和電流接地點過渡電阻值（）B相電壓（）UC相電壓（）中性點電壓（）UA相電流（I）故障點電流（I）017931861085936883497517491870082536273435101699187208073559336810013801613048327162487200013131342004649154061001100107450322中性點經(jīng)電阻接地的過電壓中性點經(jīng)10接地的波形如圖36所示，發(fā)生單相接地故障時，中性點電位上升。非故障相電壓上升為原來的倍，即線電壓?？梢韵拗齐娀〗拥貢r的過電壓。3與不接地系統(tǒng)相比，經(jīng)電阻接地可以限制電弧接地時的過電壓，但故障點的電流比較大。（A）故障點三相電壓波形（B）故障點電流波形（C）中性點電壓波形圖35中性點不接地的仿真波形（A）故障點三相電壓波形（B）故障點電流波形（C）中性點電壓波形圖36中性點經(jīng)10電阻接地的仿真波形而中性點接入不同電阻值情況下，電壓電流結果如表34所示。一般接地電阻大于100的為高電阻接地接地電阻小于20的為低電阻接地。從表34可以看出，當中性點接地電阻為100時，非故障相工頻過電壓分別為1599和1662，高電阻接地具有一定的抑制單相接地過電壓的能力，而且單相接地電流和中性點電流不太大，有帶故障運行的能力。當接地電阻為10時，非故障相工頻過電壓分別為1180和1381，限制過電壓的能力非常好。接地點電流最大值為2992A，接地電流非常大。由于接地電流大，沒有帶故障運行的能力，繼電保護設備只能動作于線路跳閘。與中性點不接地方式相比，中性點經(jīng)電阻接地優(yōu)勢并不突出。表34中性點經(jīng)電阻接地的電壓和電流（接地點過渡電阻為5）中性點接入電阻值（）B相電壓（）UC相電壓（）中性點電壓（）U中性點電流（I）故障點電流（I）101180138101572954299220128814190267226523555014921561045912821448100159916621605731294912001688172107193902656350017251748081016253862100017281766084582735172000173617690865414348617481802088703437323中性點經(jīng)消弧線圈接地的過電壓中性點經(jīng)消弧線圈接地的仿真波形如圖37所示，其本上與中性點不接地的系統(tǒng)一樣，但經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的故障點電流相對小點。當系統(tǒng)發(fā)生單項故障時，接地故障與消弧線圈構成了另一個回路，接地電流中增加了一個感性電流，它和裝設消弧線圈的電容電流方向相反，相互補償，減小了接地點的故障電流，使電弧易于自行熄滅，從而避免了由此引起的各種危害，提高了供電可靠性。而且三相導線之間的線電壓仍然平衡，電力用戶可以繼續(xù)運行。（A）故障點三相電壓波形（B）故障點電流波形（C）中性點電壓波形圖37中性點經(jīng)消弧線圈接地的仿真波形表35中性點經(jīng)消弧線圈接地的電壓和電流脫諧度（）接入電感（H）B相電壓（）UC相電壓（）中性點電壓（）U中性點電流（I）故障點殘流（I）3011089172118200765817021282150952817181814071941961795007805171818050669622281911506787171217940632824217323006004170817850599125921172而不同補償度情況下的消弧線圈，電壓電流結果如表35所示。當補償度為15時，非故障相工頻過電壓分別為1718和1814，與中性點不接地時發(fā)生單相接地故障時的情況差不多，但接地點殘流很?。?95A），有利于電弧的熄滅。為了避免電網(wǎng)切除部分線路時發(fā)生危險的串聯(lián)諧振過電壓，消弧線圈一般采用過補償方式。當補償度為0時，非故障相工頻過電壓分別為1718和1805，與過補償情況相差不多，此時流過接地點的電流很?。?91A）從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態(tài)。但是脫諧度越小，正常運行和電網(wǎng)發(fā)生斷線故障時中性點的位移電壓就越高。為保證在單相接地時有效地抑制弧光過電壓的產(chǎn)生，一般要求消弧線圈的脫諧度整定在5以內。當補償度為15時，非故障相工頻過電壓分別1712和1794，與前兩種補償情況相仿，接地點殘流732A，也有利于電弧的熄滅。從前面分析可以看出，消弧線圈一般不采用欠補償方式運行。33本章小結本章以某變電站10KV電網(wǎng)作為計算模型，對中性點不接地、經(jīng)電阻接地和經(jīng)消弧線圈接地等方式下單相接地故障過電壓水平、接地點故障電流大小等問題進行比較，得出以下結論（1）中性點不接地系統(tǒng)，隨著過渡電阻的增大，流過故障相和過渡電阻的電流都逐漸減小。（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，根據(jù)不同補償情況的數(shù)據(jù)比較，消弧線圈一般采用過補償方式，不采用欠補償方式。（3）中性點經(jīng)低電阻接地方式，限制過電壓的能力非常好，接地電流非常大，系統(tǒng)沒有帶故障運行的能力，繼電保護設備只能動作于線路跳閘。（4）經(jīng)分析數(shù)據(jù)比較，中性點經(jīng)消弧線圈接地方式比低電阻接地方式的故障點電流要小，電弧容易熄滅，提高了供電可靠性。4消弧線圈分類及整定原則5隨著電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展，大多數(shù)的變電站要求實現(xiàn)無人值守，對自動化的要求相當高，現(xiàn)在人工調諧的消弧線圈顯然己經(jīng)不能滿足系統(tǒng)運行的需要，自動跟蹤補償消弧線圈應運而生，并且技術已趨于成熟,本章將結合某變電站的情況介紹消弧線圈的應用。41消弧線圈的分類自動跟蹤補償消弧線圈按改變電感方式的不同，大致可分為調匝式、調容式、調直流偏磁式等。（1）有載調匝式消弧線圈調匝式消弧線圈是采用有載調壓開關調節(jié)電抗器的抽頭以改變電感值，它可以在電網(wǎng)正常運行時，通過實時測量流過消弧線圈電流的幅值和相位變化，計算出電網(wǎng)當前方式下的對地電容電流，根據(jù)預先設定的最小殘流值或脫諧度，由控制器調節(jié)有載調壓分接頭，使之調節(jié)到所需要的補償檔位，在發(fā)生接地故障后，故障點的殘流可以被限制在設定的范圍之內。不足之處是不能連續(xù)調節(jié)，需要合理的選擇和確定檔位數(shù)和每檔變化范圍，為保證較小的殘流，必須在諧振點附近運行，這將導致中性點位移電壓升高。因此需加裝阻尼電阻進行限壓，保證中性點的位移電壓不超過15相電壓。為避免阻尼電阻上的有功電流使接地殘流增大，在發(fā)生單相接地時，必須將阻尼電阻延時05S后短接。（2）調氣隙式自動跟蹤補償消弧線圈調氣隙式電感是將鐵芯分成上下兩個部分，下部分鐵芯同線圈固定在支架上，上部分鐵芯用電動機，通過調節(jié)氣隙的大小達到改變電抗值的目的。它能夠自動跟蹤無極連續(xù)可調，安全可靠。其缺點是振動和噪聲比較大，在結構設計中應采取措施控制噪聲。這類裝置也可以將接地變壓器和可調電感共箱，使結構更為緊湊。（3）調容式消弧補償裝置。通過調節(jié)消弧線圈二次側電容量大小來調節(jié)消弧先圈的電感電流，二次繞組連接電容調節(jié)柜，當二次電容全部斷開時，主繞組感抗最小，電感電流最大。二次繞組有電容接入后，根據(jù)阻抗折算，相當于主繞組兩端并接了容量相同阻抗為K2倍的電容，使主繞組感抗增大，電容電流減小，因此通過調節(jié)二次電容的容量即可控制主繞組的感抗及電容電流的大小。電容器的內部或外部裝有限流線圈，一限制合閘涌流。電容器內部還裝有放電電阻。（4）調直流偏磁式消弧線圈直流偏磁式消弧線圈是在其交流工作線圈內布置一個鐵芯磁化段，通過改變鐵芯磁化段磁路上的直流勵磁磁通大小來調節(jié)交流等值磁導，實現(xiàn)電感連續(xù)可調的目的。直流勵磁繞組采取反串連接方式，使整個繞組上感應的工頻電壓相互抵消，通過對三相全控整流電路輸出電流的閉環(huán)調節(jié)，實現(xiàn)消弧線圈勵磁電流的控制，利用微機的數(shù)據(jù)處理能力，對消弧線圈伏安特性上固有的不大的非線性實施動態(tài)校正。（5）可控硅調節(jié)式自動跟蹤補償消弧線圈該消弧線圈系統(tǒng)主要由高短路阻抗變壓器式消弧線圈和控制器組成，同時采用小電流接地選線裝置為配套設備，變壓器的一次繞組作為工作繞組接入配電網(wǎng)中性點，二次繞組作為控制繞組由兩個反向的可控硅短路，可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化，輸出的補償電流就可以在零到額定值之間得到連續(xù)無極調節(jié)。可控硅工作在與電感串聯(lián)的無容電路中，其工況既無反峰電壓的威脅，又無電流突變的沖擊，因此可靠性得到保障。42消弧線圈的整定原則消弧線圈的主要作用是在中性點非直接接地系統(tǒng)中，當發(fā)生單向接地故障時，限制接地點故障電流從而減輕電弧及熄滅電弧，從這個角度考慮，消弧線圈的脫諧度越小越好，但是脫諧度越小，正常運行和電網(wǎng)發(fā)生短線故障時中性點的位移電壓就越高。鑒于上述原則，消弧線圈的整定原則是在保證中性點位移電壓不超過規(guī)定值的情況下選擇盡可能小的補償度，以達到最好的消弧作用。規(guī)程規(guī)定，中性點移位電壓在正常運行時允許小于15的相電壓，事故限時運行允許小于100的相電壓。在整定時盡量采用過補償?shù)倪\行方式，因為在某一條線路跳閘或切除時有可能構成全補償造成中性點位移電壓超過允許值，并且有可能引起諧振過電壓，同時在斷線時，欠補償?shù)闹行渣c位移電壓比過補償嚴重，如設備檢修或分區(qū)運行需要在欠補償方式下運行時，需要檢驗線路跳閘和斷線情況下的中性點位移電壓是否滿足規(guī)定值。43本章小結本章介紹了消弧線圈的分類以及整定原則。補償電網(wǎng)若使用自動跟蹤補償消弧線圈，就可以根據(jù)電網(wǎng)電容電流的變化，自動調節(jié)消弧線圈的補償位置，讓電網(wǎng)總處于最佳運行狀態(tài)。5結論在目前配電網(wǎng)在電纜線路日益增多，線路電容電流逐漸增大的情況下，