变压器中性点运行方式

变压器中性点运行方式（精选八篇）

变压器中性点运行方式 篇1

(1) 中性点不接地方式;

(2) 中性点经高电阻接地方式;

(3) 中性点直接接地方式;

(4) 中性点经低电阻接地方式;

(5) 中性点经消弧线圈接地方式。

其中, 第1) , 2) 种接地方式相似, 可作一类考虑, 称为中性点不接地方式;第3) , 4) 种接地方式相似, 可作一类考虑, 称为中性点直接接地方式;第5) 种接地方式单独讨论。

一般10k V和35k V系统的变压器, 中性点不接地, 系统发生单相接地时, 理论上允许带故障运行2小时。110k V及以上的变压器中性点是否接地, 应要求系统调度要求确定。

中性点接地与不接地, 与变压器没有直接关系, 是工程设计电气系统接地方式时考虑的。无中性点的变压器, 如高压输电变压器, 三角形接法, 当然不能有中性点接地, 但可以有通过某个阻抗接地的用法;有中性点的变压器, 用户变压器低压侧通常是星形接法, 中性点也通常都接地, 接地形式有:TN-S、TN-C、TN-C-S、TT等。中性点接地与否在于变压器之外, 与变压器无关。变压器还是那个变压器, 没区别。

全绝缘变压器中性点不接地, 半绝缘变压器中性点直接接地或经放电间隙接地。变压器中性点接不接地并无优略, 电力系统为保证零序网络的稳定, 会要求某些变压器中性点接地、某些变压器中性点不接地。

变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时, 应根据规程规定或实际情况临时处理。

(1) 变电所只有一台变压器, 则中性点应直接接地, 计算正常保护定值时, 可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时, 可作特殊运行方式处理, 例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。

(2) 变电所有两台及以上变压器时, 应只将一台变压器中性点直接接地运行, 当该变压器停运时, 将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因, 变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行, 当其中一台中性点直接接地的变压器停运时, 若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则, 按特殊运行方式处理。

( (3) 双母线运行的变电所有三台及以上变压器时, 应按两台变压器中性点直接接地方式运行, 并把它们分别接于不同的母线上, 当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时, 作为特殊运行方式处理。

(4) 为了改善保护配合关系, 当某一短线路检修停运时, 可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响。

(5) 自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行。

为节省费用, 许多变压器是分级绝缘的, 也就是变压器中性点的绝缘要差一点, 为防止在操作变压器时, 产生的过电压伤及变压器的绝缘, 规程规定在变压器操作前合上变压器中性点接地刀闸, 将变压器中性点接地, 操作过后, 再断开中性点。

变压器中性点接地可以有多种解释。配电变压器中性点接地是为了三相四线制供电, 得到220V相电压。110KV和220KV系统变压器中性点接地是为了"在故障时提供足够的短路电流, 保证继保装置可靠动作"。大电流接地系统每一个变压器中性点接地点都是一个零序电源。

不是所有变压器都是中性点接地的。变压器中性点接地的时候, 可以降低不平衡短路故障时的非故障相电压, 但是故障电流会比较大;而如果中性点不接地, 单相接地时的故障电流比较小, 因此仍然可以维持设备短时运行, 但是非故障相的电压会升高, 这对系统绝缘不利。所以中性点是否接地都各有利弊。

变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时, 应根据规程规定或实际情况临时处理。

(1) 变电所只有一台变压器, 则中性点应直接接地, 计算正常保护定值时, 可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时, 可作特殊运行方式处理, 例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。

(2) 变电所有两台及以上变压器时, 应只将一台变压器中性点直接接地运行, 当该变压器停运时, 将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因, 变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行, 当其中一台中性点直接接地的变压器停运时, 若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则, 按特殊运行方式处理。

(3) 双母线运行的变电所有三台及以上变压器时, 应按两台变压器中性点直接接地方式运行, 并把它们分别接于不同的母线上, 当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地。若不能保持不同母线上各有一个接地点时, 作为特殊运行方式处理。

(4) 为了改善保护配合关系, 当某一短线路检修停运时, 可以用增加中性点接地变压器台数的办法来抵消线路停运对零序电流分配关系产生的影响。

(5) 自耦变压器和绝缘有要求的变压器中性点必须直接接地运行。

小电流接地系统通常中性点采用消弧线圈接地方式。

小电流接地接地系统是指中性点不接地系统 (包括中性点经消弧线圈接地系统) , 发生单相接地故障时, 由于不构成短路回路, 接地故障电流往往比负荷电流小得多

中性点非直接接地系统发生单相接地故障时, 接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大, 就会在接地点产生间歇性电弧, 引起过电压, 从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下, 可能导致绝缘损坏, 造成两点或多点的接地短路, 使事故扩大。中性点装设消弧线圈的目的是利用消弧线圈的感性电流补偿接地故障时的容性电流, 使接地故障电流减少, 以致自动熄弧, 保证继续供电。

消弧线圈是一个带有铁芯的电感线圈, 带有抽头档位, 可以调节电感大小。使用消弧线圈以后, 一旦发生单相接地, 中性点就会出现电压, 在中性点电压作用下, 消弧线圈就会通过接地点构成回路, 形成感性电流。这个感性电流正好抵消分布电容形成的容性电流, 使接地电流控制在较小的数值之内。采用"过补偿"是为了避免出现“谐振”。

摘要：本文通过对中性点不接地系统防止系统过电压措施、中性点接地对电力系统的影响进行分析, 特别对操作、断线、单相接地、雷击等不同情况下中性点处出现的过电压进行分析, 同时结合零序通路问题, 总结出变压器中性点接地方式的选择应考虑系统零序阻抗、零序电流的分布、N-1对系统运行方式的影响等因素, 做到不使接地点数目过多, 以避免零序网络过于复杂、零序保护的定值不好整定、零序保护的各段保护之间不易配合, 也不能因为接地点太少而使电网接地不可靠。

关键词：变压器,过电压,保护

参考文献

[1]毕筱妍.电力系统变压器中性点运行方式的分析与比较, 2006.

重钢电站变压器经济运行方式 篇2

【摘 要】 通过加强变压器运行方式的管理、调整负载和提高功率因数等措施，从而降低变压器运行费用的支出。

电力是现代工业的基本能源，电费占工厂外购能源费用的绝大部分或相当大部分。了解用电计费的构成;掌握本单位供用电设备的基本技术性能;精心安排工厂供用电系统的运行方式;合理调整负荷分配;加装功率因数补偿装置，改善工厂的功率因数状况，将有效地提高工厂供用电系统的经济运行水平，最终将有效地降低电费支出。重庆钢铁公司动力厂在这方面做了一些工作，取得了良好的效果。

1 重钢供用电系统和电力部门电费计费的基本情况

目前重钢供电系统为由重庆市电业局双山变电站馈出的双新钢、双新铁两回110kV线路和重庆发电厂馈出的110kV九钻铁线路分别向我公司1号、2号两座110kV总降压电站供电。两座总降压电站分别安装有3台40MVA主变压器，两座总降压电站的主变压器总安装容量为240MVA，正常运行方式两座电站为各两用一备，两电站各有一台主变压器做为冷备用。

重庆市电业局对我公司收取电费方式为两部电价制，即基本电费加电度电费。

目前执行的基本电费为14元/kVA・月，按投运变压器的装机容量收取。两座电站的4台常用变压器每月须缴纳基本电费共224万元;还有2台备用变压器按每月计量电度计算，如每月计量电度为该电量的1/30以下时则免收基本电费，1/30～5/30时按全月基本电费的50%收取，即须交纳28万元;5/30以上时按全月基本电费收取，即须交纳56万元。

电价中还以实际用电的平均功率因数高于或低于0.90为界，实行奖励或罚款，同时，电力部门将按每天用电时间分为峰、平、谷时段分别计价。

2 存在的问题

由于我厂是钢铁公司的下属动力厂，主要职责是保证公司生产所需水、电、风、气的正常供应，保证公司生产单位的正常供电和管理公司供电系统是我厂的职责之一，仍然是以生产为主。过去存在的问题较多，主要有：

(1)公司生产单位负荷分配不均。钢铁生产随着市场需求的变化和每天三班制工作时间的不同有一定的阶段性，这就使得供电负荷也随着发生变化。过去，公司安排生产时只考虑市场和生产设备的条件，极少或没有考虑供电系统的`特点，造成了供电系统变压器有时过负荷，有时又负荷很轻的不均匀现象，既没有充分利用好供电设备的能力，又增加了电费的支出。

(2)我厂除了保证公司生产单位的正常供电外，还担负着向社会民用电供电的任务。民用电的特点是在每天的大部分时间里用电负荷都很轻，而在7:00～8:00时和19:00～23:00的早晚高峰时段负荷都很重，尤其晚高峰时达到一天负荷的最高点。近年来，随着人民群众居住环境的改善和生活水平的提高，民用电的增长速度很快，每年以13%～20%的速度增加，其高峰期用电负荷已占到全公司用电负荷的30%强，造成了生产供电和民用供电的矛盾同时也造成了供电系统变压器有时过负荷，有时又负荷很轻的现象。

(3)由于保证公司生产及民用正常供电和管理公司供电系统是我厂的职责，公司与市电力部门的工作业务联系都由我厂进行，市供电部门对我公司用电功率因数的考核也最后落实到我厂，公司内其他二级厂矿对用电功率因数的认识不够深刻，公司二厂矿的用电功率因数普遍偏低，有些二级厂甚至将功率因数补偿装置闲置起来不予投运，造成我厂总降压电站变压器的功率因数不高，有时甚至受到市电力部门的罚款。

(4)重庆钢铁公司是一个老企业，供电系统除了向公司生产厂矿供电保证生产外，还担负着向大渡口地区居民生活、地方企业、社队企业、农村用电、市政用电供电的任务，网络复杂，设备陈旧，检修次数多，检修时间长。为了保证检修时间能够正常供电，有时需要启动备用变压器，产生增加基本电费的可能。

3 解决问题的对策

为了提高我厂总变电站变压器的运行效率，降低电费支出，我厂针对上述存在问题，从几个方面开展工作。

(1)利用一切机会普及电气基本知识和供电系统的运行特点，使公司各级部门尤其各级领导了解和掌握供电系统设备的条件外，还要结合考虑到供电设备和供电系统的一些特点，尽量均衡安排生产。我厂的生产指挥和工程技术人员同公司生产处、机动处的同志一道为公司领导安排生产时当好参谋，提出建设性意见，将公司一些不必连续运行的设备如电炉、小轧钢、小机修、蓄水池等安排在低谷电负荷时段生产，削峰填谷，使公司的生产设备和供电设备都工作在高效状态，做到经济运行，提高了总站变压器的利用效率。

(2)根据民用电负荷非常不均匀，尤其晚高峰负荷很高的特点，我们安排了民用电中地方企业、社队企业和生活水池的错峰开动序列表。在确保居民生活用电正常供应的前提下，也保证了地方企业、社队企业和生活水池的正常运行、在夏季民用电的最高峰期，有时甚至调整公司生产秩序，将烧结、轧钢等工序为民用高峰让路。在不增加变压器投运容量的情况下，确保了民用电的正常、连续供电，满足了民用电的需要，同时也最大限度地满足了公司生产的需要。

(3)随着用电负荷的逐年增加，电网的功率因数也发生了很大的变化，原有的无功补偿装置已经远远不能满足需要。我厂生产运行人员一直严密监视着电网功率因数的变化情况，发现问题，立即采取措施。如，底初时，因公司电网供电情况发生了较大变化，电网功率因数降低很多，我厂发现后，立即和公司机动处的同志一起跑站下厂，到电站了解负荷分配情况，重新调整负荷分配;重新计算电站的功率因数和加装无功功率补偿装置;到二级厂了解无功补偿装置投运情况，协助二级厂解决供电中的技术问题，敦促各二级厂将无功补偿装置全部投入运行，提高二级厂的用电功率因数;采取种种措施弥补缺口，使我厂总站的用电功率因数又升到了0.90以上，获得电力部门的奖励。

(4)我厂供电设施较为陈旧，不检修是不可能的，但检修时又有可能影响系统和正常运行方式，造成备用变压器运行时间过长而被电力部门收取基本电费。我厂认真研究与市电力部门签定的《供用电协议》的有关条款，用好用够政策。每月统筹安排供电设备的预防性试验、定期检修、清灰、倒换运行方式、继电保护校验等工作，监视每台变压器的月用电量情况，每月底时根据每台变压器的用电量情况调整次月的运行状态或倒换运行方式，这样有效地避免了备用变压器用电量超过该站1/30电量情况的发生，避免了多会出基本电费。

4 经济效果分析

我厂长年来坚持电站经济运行，通过长期坚持上述工作，取得了可喜的经济效果。保证了公司生产和居民生活用电的正常供应，在满足了公司十余年来生产规模增长和居民生活用电大幅度增加的情况下(十余年来，公司生产用电增加70%，居民生活用电增加300%),我厂供电设备尤其电站变压器连续十余年没有增加，为公司节约了大量建设资金，为公司发展作出了突出的贡献。在供电功率因数管理方面，我厂电网连续多年来受奖，全年获得电力部门功率因数奖96万元，201～9月已获得电力部门功

率因数奖77万元。由于备用变压器的投用控制良好，近年来末发生因备用变压器投运时间超过1/30电量而被迫交纳基本电费的情况。

5 结束语

电力系统中性点的运行方式研究 篇3

关键词：电力系统；中性点；接地

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0090-02

电力系统中性点是指三相系统中星形连接的发电机和变压器的中性点。电力系统中性点接地运行方式是指电力系统中性点和大地之间的连接方式。经过多年的经验累积，目前我国电力系统采用的中性点接地运行方式主要有四种：中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经低电阻接地方式和中性点直接接地方式。

1 中性点不接地方式

由于中性点不接地，因此故障点不产生大的短路电流。且非故障相导线对地存在电容，故对地电容电流可从大地经故障点通过故障相导线流回电源。正常运行时，如变压器输出三相电压对称、三相对地电容相等、三相负荷平衡，则三相电压、电流均对称。此时，变压器的中性点、负荷的中性点和大地三者电位相等，即等电位。

中性点不接地系统中，任一相绝缘受到破坏而接地时，各相之间的线电压不变，可以继续运行一段时间；而各相的对地电压及对地电容电流均发生变化，中性点的电位远远偏离大地电位。此时，其他两相全相的对地电压升高倍，无疑使这两相发生绝缘事故的概率增大。如果它们中的某一相因此发生对地绝缘击穿，则就构成两相接地短路事故。因此，中性点不接地系统中发生单相接地故障时的运行时间至多不超过2 h。

2 中性点经消弧线圈接地方式

对于中性点不接地系统，为了防止接地故障时电容电流过大引起间隙性电弧造成过电压，可通过缩小电网中有电气连接的线路长度来减少电容电流；也可采取中性点经消弧线圈接地的方法来补偿电容电流。

所谓消弧线圈，其实就是在变压器中性点与大地之间接入一个电抗线圈，当发生单相接地故障时，除了在接地点流过对地电容电流外，还流过消弧线圈的电感电流，电容电流和电感电流方向相反，从而使接地故障点处的电流减小，电弧自行熄灭，防止发生间隙性弧光过电压。此时，发生单相完全接地时接地相的对地电压为零，其他两相的对地电压升高到原值的倍。因此，中性点经消弧线圈接地的系统和中性点不接地的系统一样，各相对地绝缘必须按线电压考虑。

3 中性点经低电阻接地方式

在我国的配电网中，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，并已累积了不少成功的经验。但随着国民经济的发展，某些经济发达地方配电网已改变了过去以架空线路为主的局面，而是以电缆线路为主，同时，一些新型设备，如紧凑型封闭式开关柜、氧化锌避雷器等得到越来越广泛的应用，原来使用的非有效接地方式有些不相适应，主要表现为：

①采用中性点经消弧线圈接地的方式，在切合电缆线路时，电容电流变化较大，需要及时调整消弧线圈的调谐度，操作麻烦，并要求有熟练的运行维护技术。另外，随着配电网的发展，电缆增多，电容电流很大，消弧线圈的补偿容量也需增大，使得投资增大。

②电缆线路造成单相接地故障的概率较架空线路小得多，电缆单相接地，其绝缘一般不会自行恢复，因此，不宜带接地故障继续运行，以免扩大事故。中性点采用非有效接地，难以实现快速检出接地故障点。

③采用非有效接地方式的配电网，其工频过电压、弧光接地过电压、各种谐振过电压的幅值较高，持续时间长，对设备绝缘和无间隙氧化锌避雷器的安全运行造成严重威胁。

基于以上情况，我国个别配电网中性点已采用经低电阻接地的运行方式。这种方式可降低单相接地时的暂态过电压、消除弧光接地过电压和一些谐振过电压，并能采用简单的继电保护装置迅速选择故障线路，切除故障点。但是伴随而来的问题是，线路跳闸较频繁，断路器维护工作量增加等现象较为明显。

4 中性点直接接地方式

为防止单相接地产生间隙电弧过电压，可采用中性点直接接地。此时，当发生单相接地时，故障相直接经过大地形成单相短路，继电保护立即动作，开关跳闸，因此不会产生间隙性电弧。另外，由于中性点直接接地后，中性点电位为接地体所固定，不会产生中性点位移。因此，发生单相接地时，其他两相也不会出现对地电压升高的情况。电力网中各设备的对地电压可以按照相电压考虑，从而降低电网造价。

5 中性点不接地系统存在的问题

在当下的电力系统正常运作中，中性点不接地一直是普遍存在的问题。因为由于受到环境电压运行等诸多因素的原因，从而导致在绝缘水平因素达不到的情况下，及其容易出现中性点不接地系统出现故障，从而导致电力系统的正常运作受到影响。分析当下中性点不接地的原因，主要有以下几种：

①由于受到电力系统内部电压的影响，从而导致中性点不接地，是其中存在的主要原因。因为长时间的处于内部电压较高的情况，电缆会产生较高的负荷。但是由于电缆和内部的绝缘体不能够有效的进行相应的负荷，加上我国的同等电压设备不能够承受相应的负荷，从而导致在实际中会使得设备同电压之间存在一定的等级差别，最终会在实践当中出现电力系统中性点运行故障。而且，当下我国的电力系统内部的电压设备装置并不是统一的，有些地区采用国外的进口设备，绝缘能力会同国内存在一定的不同，工作当中电压相同，设备的差异会导致设备被击穿之后，不能够进行接地故障的修复，从而影响电力系统的正常运作。

②在接地中，避雷设备在工作过程中因为电压不稳定加上工作时间较长，尤其是在单相接地的过程中因为负荷不稳定，极其容易发生损毁和爆炸的事故。因为电压运行本身就存在着不稳定性，单相接地更是会加重避雷设备的负担。这种问题存在具有一定的普遍性，而且事故发生之后隐患较大，从经济层面上讲，造成电力系统的损失是不可衡量的。

6 中性点经消弧线圈接地系统存在的不足

在电力系统中，中性点问题出现的较多。因此，要正确认识中性点和电力系统的稳定发展，就需要从全面把握中性点的各个环节。通过认真剖析其中存在的不足，来有效的认识问题。其中，接地系统是电力系统的重要组成部分，也是发生问题较多的疑难症结点所在，具体表现为：

①消弧圈的位置一直是保证接地系统和中性点之间能够运作的一个枢纽。在系统的运行状态下，消弧圈可以在电压震动过程的那个中，产生安全维护的效果。但是如果消弧圈的位置出现偏差，它的相应功能就会得到削弱，这样，电力系统同电压之间便会出现运行故障。因为产生的临时电压不稳定，便会导致电气设备不能够在运作中发挥正常水平，从而影响绝缘性能，导致更严重的问题出现。

②在监测接地装置过程的那个中，由于不能够明确的探测问题和接地故障线路的症结点，是导致电力系统不能够及时发现并解决问题的关键。因为当下的接地装置缺乏高度领命的设备来及时接收危机信号，从而导致在实际当中不能够发挥自身的作用，使得电力系统不能够得到相应的稳定发展。

7 企业配电网中性点经电阻接地方式的可行性

在当下的企业配电网优化改进中，中性点的优化也在伴随着研究的深入而不断的优化升级。因为在这个过程当中，解决单相接地是从根本上优化接地电压的关键。

在电阻电流的研究过程中，我们结合实际情况，不难发现问题的根源，因此，通过深入研究，强化继电保护功能，在正确认识弧光接地的利害之后，更进一步的优化研究，是实现我国电力系统正常运作的关键。

参考文献：

[1] 王雷.浅析中性点接地方式及其在保护中的差别[J].研究与探讨，2012.（7）.

[2] 常湧.城市配电网中性点接地方式探讨[J].应用技术，2012，（3）.

[3] 杨丽宏.论电力系统中性点的接地方式[J].信息通信，2012，（119）.

变压器中性点运行方式 篇4

我国目前220k V以上变电站主要由两条及两条以上的输电线路作为电源点, 为提高电网可靠性和满足系统容量需求至少应配备两台主变, 由零序过流保护、阻抗元件保护构成220k V线路接地故障时的后备保护。变压器中性点直接接地是构成零序电流通道的首要条件, 线路的接地距离保护及零序过流保护中用于改善高阻接地灵敏度的零序判别元件可能因中性点接地方式不同, 出现可靠性不足的情况。本文将针对220k V线路在双电源供电环境下, 零序过流保护和接地距离保护的保护定值整定并模拟接地故障, 分析主变中性点接地方式的改变对220k V线路保护动作可靠性和灵敏性的影响。

1 现状

如图1所示, 220k V双电源输电网络中WB-2母线所在变电站的TM-1、TM-2主变并列运行, WB-4母线所在变电站的TM-3、TM-4主变并列运行。两台主变在实际运行中中性点接地方式因各种原因发生改变, 同时会改变整个WB-4变电站的零序网络参数, 影响4QF线路的零序过流保护和接地距离保护的正确动作。图1中WB-2母线短路电流见表1。

2 定值整定

以图1中4QF为例进行定值整定。

2.1 图1中4QF零序过流保护定值整定

(1) 4QF零序过流I段定值的整定

对图1中220k V线路XL-2的WB-4侧的零序过流I段保护定值进行计算, 4QF按IDZ.I=KK3I0.max计算定值, 整定原则为大于末端最大接地短路电流, 已知4QF线路对侧最大短路电流3I0.max为1420A, 则:

(2) 4QF零序过流II段保护定值的整定

4QF零序过流保护II段定值整定公式:IDZ.II=KKKF3I'dz.I, 其中3I`dz.I=1880A, 为相邻段线路XL-1首端零序过流I段动作值;分支系数KF=本线路最大短路电流/本线路最大短路电流+本线路末端变压器高压侧最大短路电流, 因WB-4母线所在变电站内有两台变压器, 所以可不考虑其中一台变压器停运的运行方式, 查短路电流表并计算4QF对2QF的分支系数为:

则4QF零序过流保护II段定值为:

查短路电流表进行灵敏度校验Klm=1170/893≈1.32, 定值可取。

(3) 4QF零序电流III、IV段保护定值整定

4QF零序过流保护III、IV段定值分别与2QF零序过流保护II、III段定值相配合, 计算4QF零序过流保护III段定值为675A, tI=1s, Klm=1170/675≈1.73, 该定值可取。

IV段定值为450A, tI=2s, Klm=1170/450≈2.6, 该定值可取。

2.2 接地距离保护整定计算

(1) 4QF的距离保护I段定值计算公式为ZDZI=KKZ1, 式中XL-2线路正序阻抗Z1为10.5Ω, 代入接地距离I段保护定值公式

取8.9Ω, tI=0s。

(2) 4QF距离保护II段按相邻下一段线路距离I段定值基础上进行计算, 必须小于XL-1首端接地距离I段保护范围, KK取0.9。已知2QF接地距离I段定值为6.3Ω, 已知电源点GS-1处最大运行方式、变电站WB-4处最小运行方式时KZ=1.23, 将已知数据代入接地距离II段定值计算公式

定值灵敏度Klm=15.5/10.5≈1.48, 该定值可取。

接地距离II段时间:tII=t′I+△t=0+0.5=0.5 (s)

(3) 4QF接地距离III段保护与2QF接地距离II段相配合, 已知2QF接地距离II段定值为10.0Ω, 代入公式:

定值灵敏度Klm=19.4/10.5=1.85, 该定值可取。

接地距离III段时间:tIII=t′II+△t=1.5+0.5=1.8 (s)

2.3 4QF定值整定结果

4QF定值整定结果见表2。

3 接地故障模拟

图1中相关输电线路及变压器的数据已经标明, 见图2, 在同一变电站WB-4中, 分析当变压器中性点采用不同接地方式时, 通过故障模拟, 校核变压器中性点接地方式是否将影响220k V后备保护正确可靠动作。

(1) 如图2 (a) 所示, 变压器TM-3的中性点刀闸在推上位置, 变压器TM-4中性点刀闸已拉开, 当XL-2线路距4QF保护安装处8公里处的d1点发生单相接地故障时。根据图1中所标数据归算出d1至TM-3主变中性点的零序阻抗有名值是7.04Ω, 小于4QF接地距离保护I段动作值8.9Ω、接地距离保护II段动作值14.28Ω和III段动作值17.4 (Ω) , d1点发生单相接地时出现的零序电流为

d1点单相接地时产生的零序电流超出零序电流I段保护动作值1456A、II段保护动作值778A、III段保护动作值675A以及IV段保护动作值450A。

经以上计算结果可知, 当线路XL-2发生全接地时, 故障电流和线路阻抗值均后备保护各段定值门坎, 因此4QF的零序过流I段和接地距离I段两套后备保护均能可靠动作。

(2) 图2 (b) 中TM-3、TM-4主变中性点都直接接地, 当XL-2线路d1点发生单相接地故障时, 由于距离保护动作值不受变压器中性点接地方式的改变所影响, 只需计算图2 (b) 中d1点发生单相接地时出现的零序电流;

图2 (b) 中d1点单相接地时产生的零序电流超出零序保护各段动作值。

以上计算得知当图2 (b) 中WB-4变电站中两台变压器都保持中性点直接接地, 同时当线路XL-2发生全接地时, 故障电流和线路阻抗值均越过两套后备保护各段定值门坎, 因此4QF的零序过流I段和接地距离I段都应可靠动作。

(3) 见图2 (c) , 当两台变压器TM-3、TM-4中性点接地刀闸由推上位置被拉开时, 此时如果4QF线路出现接地, 在排除变压器中性点间隙保护动作的前提下, 接地故障电流即为电容电流:

式中IC为线路接地故障时的电容电流, L为线路长度, Ul为线路线电压成正比, XL-2线路为架空导线, 系数取3.3。可得接地故障电流:

图2 (c) 中WB-4变电站两台主变中性点刀闸都拉开时, 零序过流保护各段和接地距离各段保护均可靠动作。

通过以上计算和分析, 证明距离保护在多电源220k V电网中运行时, 系统中变压器中性点接地刀闸位置对该保护的正确可靠动作没有影响;而在目前220k V电网实际运行中, 零序过流保护的故障电流采样方式是通过保护装置自产, 虽然主变压器中性点接地刀闸被拉开或推上时, 电网中发生接地时零序电流值也相应发生了改变, 系统中220k V线路零序过流保护仍能可靠动作。

4 结束语

变压器中性点运行方式 篇5

1 变压器中性点接地方式

1.1 变压器中性点接地系统的优缺点

对于电源中性点接地系统, 如果发生某单相接地, 另两相电压不变, 这样会使整个系统的绝缘水平降低, 此外, 单相接地还会产生较大的短路电流, 使保护装置迅速准确动作, 从而提高保护的可靠性;电源中性点接地系统的缺点是单相短路电流很大, 且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等, 因此, 要选择容量较大的开关和电气设备等。

1.2 变压器中性点不接地系统的优缺点

对于变压器中性点不接地系统, 由于限制了单相接地电流, 所以, 通讯的干扰较小, 提高了供电的可靠性;变压器中性点不接地系统的缺点是, 当一相接地时, 另两相对地电压升高1倍, 易使绝缘薄弱地方击穿, 进而造成两相接地短路。

1.3 我国110 k V变压器中性点接地的方式

为了限制单相接地短路电流, 满足防止通讯干扰和继电保护的整定配置等要求, 我国110 k V系统普遍采用1台变压器中性点直接接地, 其余变压器的中性点以不接地的运行方式, 即整体采用部分变压器中性点接地方式。

2 变压器中性点过电压及其保护

2.1 变压器中性点过电压

2.1.1 工频过电压

在操作系统或发生接地故障时, 频率等于工频或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。

2.1.2 谐振过电压

在电力系统中, 一些电感、电容元件在进行操作或发生故障时, 会形成各种振荡回路, 加之在一定的能源作用下, 会产生串联谐振现象, 导致系统某些元件出现严重的过电压。

2.1.3 操作过电压

产生操作过电压的原因是电力系统中的多数设备都是储能元件, 在断路器或隔离开关开断的过程中, 储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量发生了转换、过渡的振荡过程, 进而因振荡而引起过电压。操作过电压的特点是持续时间通常比雷电过电压长, 但比暂态过电压短, 一般在数百微秒到100 ms之间。

2.2 变压器中性点保护的方式

变压器中性点保护可采用间隙、避雷器和避雷器并联间隙三种方式。采用避雷器并联间隙的方式较为常见。避雷器并联间隙的保护分工为:工频、谐振和操作过电压由间隙承担, 雷电过电压由避雷器承担, 并用间隙限制避雷器上可能出现的过高幅值的工频过电压和过高的残压, 避免发生危险。这种方式既可对变压器中性点进行保护, 又能起到互为保护的作用。

2.3 变压器中性点继电保护的配置

2.3.1 不接地零序

为了限制分级绝缘变压器中性点不接地运行时可能出现的中性点过电压, 应在变压器中性点装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的2套零序过电流保护。此外, 还应增设零序过电压保护, 用于经间隙接地的变压器, 并装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护。

2.3.2 接地零序

在中性点直接接地的电网中, 如果变压器中性点直接接地运行, 会引起变压器过电流。因此, 应装设零序过电流保护, 保护可由2段组成, 其动作电流与相关线路零序过电流保护相配合。每段保护可设2个时限, 并以较短时限动作于缩小故障的影响范围, 或动作于本侧断路器;以较长时限动作于断开变压器各侧的断路器。具体保护过程如图1所示。

3 案例分析

3.1 系统的运行方式

该油田地区110 k V系统接线以放射状为主, 以220 k V变电站为电源点, 通过110 k V线路向各终端变电站辐射, 低压侧无电源。该变电站的上级220 k V变电站为直接接地系统, 且要求下级系统为不接地系统运行。该变电站采用避雷器并联放电间隙保护。

110 k V变电站的电源由上级220 k V变电站通过151线路提供, 且与另外一座110 k V变电站有一联络线152, 采用开环运行。站内2台主变并列运行。

主变110 k V侧间隙零序定值为间隙CT300/51.2 A/0.5 s跳主变三侧开关。

3.2 保护动作

根据上级220 k V变电站录波记录显示, 151线路接地距离动作开关0 s跳闸, 1.2 s重合闸成功, 故障录波测距22.022 km, 故障相为C相。

经现场勘查后发现, 造成线路发生单相接地故障的原因是大型水鸟展翅使线路与横担间短路, 为瞬时单相接地故障。

151线路出口跳闸后, 线路故障应自动解除, 1.2 s后重合闸, 即可恢复正常供电。但因某种原因, 151线路出口跳闸后故障依然存在, 变压器中性点的零序电压引起间隙击穿, 间隙电流超过保护定值, 零序过电流、过电压同时动作跳闸, 导致2台主变高后备动作跳三侧开关。主变跳闸后接地故障点解除后, 151线路出口重合闸动作成功。

3.3 保护分析

由于该变电站以单电源供电的方式运行, 且低压侧并没有并联发电机, 当电源进线发生瞬时单相接地故障时, 上级变电站出口跳闸后故障应自动消除, 下级变压器中性点不应被击穿和保护跳闸。

值得注意的是, 上级变电站将线路断开后, 110 k V系统变为不接地系统, 且该站进线总长为31 km, 电容电流约为11 A, 如果有电源存在, 则故障电弧将难以自动熄灭, 在短路电流过零、电弧熄灭后将重燃。由于电弧多次熄灭和重燃, 导致系统对地电容多次不断地积累和重新分配, 在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。对于架空线路, 弧光过电压幅值一般可达相电压的3~3.5倍。虽然该变电站没有并联发电机, 但负荷多为异步抽油电机, 可通过变压器反馈电能至故障点, 从而为故障点提供弧光接地短路电流。

110 k V高压绕组分级绝缘中性点的工频耐受电压为95 k V, 当发生弧光接地过电压时, 间隙击穿, 中性点经间隙、弧光接地。间隙放电能够有效保护变压器110 k V中性点不被高电压击穿放电。

110 k V中性点间隙击穿后, 单相接地短路电流增大。间隙零序电流6.6 A (CT300/5的一次电流为396 A) 大于整定值 (72 A) , 保护启动, 经0.5 s的延时后, 跳开主变三侧开关。

4 结束语

综上所述, 变压器中性点的保护配置和保护定值可满足国家设定的标准和该电站的实际负荷情况, 可在发生接地故障时, 及时、可靠地保护变压器的安全和稳定, 避免设备被高电压损害, 从而为企业创造更多的经济和社会效益提供了保障。

摘要：在我国, 110kV和电压等级更高的电网普遍采用中性点有效接地方式, 当单相接地故障事故发生时, 继电保护迅速跳闸解除故障。介绍了110kV变压器中性点接地方式及其保护配置, 并结合实例分析了保护配置的必要性。

关键词：变压器中性点,避雷器,零序保护,单相接地电流

参考文献

[1]曹亚旭, 邵鹏.变压器中性点运行方式分析[J].电力系统保护与控制, 2010, 38 (5) :115-118.

变压器中性点运行方式 篇6

在110 kV大电流接地系统中,大部分110 kV变压器中性点采取不接地的运行方式。当系统发生单相接地故障或非全相运行时,会在变压器中性点产生幅值较高的工频过电压;当雷电波从线路入侵时,在变压器中性点反射会产生幅值较高的雷电过电压。国标GB11032—2000对保护变压器中性点的避雷器做了规定[1],行业标准DL/T620—1997则提出变压器中性点应以装设间隙保护为主[2],某些情况下可装设避雷器,而对避雷器并联间隙的保护方式未加评议。本文通过对渭南电网110 kV系统变压器中性点过电压保护方式的调查统计,结合对变压器中性点的绝缘水平和过电压分析,提出了改进措施和建议。

1 绝缘水平和保护现状

1.1 110 kV变压器中性点的绝缘水平

国产110 kV变压器通常为分级绝缘结构,表1列出了110 kV变压器各绝缘水平中性点的雷电冲击耐受电压值和短时工频时耐受电压值。

1.2 110 kV变压器中性点保护方式现状

目前国内对110 kV变压器中性点保护采用的方式有3种:即单独用避雷器、单独用间隙或两者联合保护。虽然在各种过电压保护规程中对变压器中性点的过电压保护均有阐述,但都未对不同绝缘水平变压器中性点的过电压保护方式做出具体的说明,因而在实际运用中各变压器中性点的保护配置以及避雷器和间隙的规格都不同。

渭南电网现运行110 kV系统变压器共95台,总容量2 819.5 MVA,变压器中性点全部采用分级绝缘,绝缘水平分60 kV和44 kV等级2种,其中60 kV等级的变压器27台,44 kV等级的变压器68台。过电压保护采取2种方式:一种是单独用避雷器;另一种是采用避雷器并联间隙。2008年以前投运的变压器全部单独用避雷器保护方式,其中19台变压器采用普阀式避雷器,其余变压器采用无间隙金属氧化锌避雷器(MOA),MOA参数的型号集中选择Y1.5W-72/186和Y1.5W-73/200,并非根据中性点绝缘水平进行选择。2008年以来,渭南电网新投及正在设计的110k V变压器中性点全部采用MOA并联间隙的保护方式,统计情况见表2。

2 过电压分析

在实际运行中,变压器中性点常见的过电压主要有雷电过电压、系统单相接地在中性点引起的过电压及非全相运行在中性点引起的过电压等。

2.1 雷电过电压

中性点大气过电压由雷电波侵入变压器绕组产生,对于采用“Y”形接线的中性点不接地变压器,其最大值发生在三相同时进波时,此时中性点的过电压值可达到首端侵入波电压的2倍[3]。

2.2 单相接地时工频过电压

中性点有效接地系统发生单相接地故障在中性点引起的过电压计算如下[4]:

稳态电压U0=[k/(k+2)]Uxg

式中:系统不平衡系数k为故障点的零序阻抗(x0)与正序阻抗(x1)之比,Uxg为系统相电压。

暂态电压u0=1.5U0～1.8U0

对于中性点直接接地系统,k≤3,稳态电压的最大值U0max=0.6Uxg,取110 kV系统最高运行线电压126 kV,U0max=43.6 kV,u0=65.4～78.5 kV;对于中性点失地系统,U0max=Uxg,取110 kV系统额定线电压110 kV,U0max=63.5 kV。

2.3 非全相运行时变压器中性点过电压

电网中由于断路器的非同期重合闸、非全相动作、导线断线等原因,均会在不接地变压器的中性点上产生过电压。如果变压器单相运行,中性点工频稳态过电压为Uxg;如果两相运行,工频稳态过电压为Uxg/2;有2侧电源的变压器在非全相运行时可能产生的差频过电压为2Uxg。但目前110 kV断路器操作机构均采用三相联动机构,因操作机构故障出现非全相或严重不同期的概率很小,故不必考虑这种过电压。

3 过电压保护方式探讨

3.1 单独用避雷器保护方式

与普通阀型避雷器比较,MOA具有优异的非线性伏安特性、陡波响应特性好、通流容量大、动作迅速等优点,对主变压器冲击小。图1为中性点绝缘单独采用MOA保护方式接线示意图。

3.1.1 44 kV绝缘等级

由表1可知,中性点绝缘水平为44 kV时,雷电冲击耐受电压Uln为250 kV,工频耐受电压为95 kV。若采用Y15W-72/186型避雷器,其额定电压为72 kV,雷电冲击残压Uc为186 kV,雷电冲击耐压U耐=1.1×(1.1Uc+15)=241.6 kV[4],即设备的雷电耐受电压水平为241.6 kV即可满足要求,小于250 kV的中性点耐受电压,具备一定的保护裕度。避雷器的峰值等效电压Uk为102 kV,也可以耐受中性点有效接地系统最大暂时工频过电压,满足保护中性点的要求。

若采用Y1.5W-73/200型避雷器,其额定电压为73 kV,雷电冲击残压Uc为200 kV,雷电冲击耐压U耐=1.1×(1.1Uc+15)=258.5 kV。由于U耐大于变压器中性点的雷电冲击耐受电压Uln,若选用Y1.5W-73/200型避雷器,则避雷器较为安全,但主变压器中性点冲击耐压保护裕度降低,显然不应降低主变压器的保护裕度来保护避雷器。故对于44 kV级绝缘水平的中性点,建议使用Y1.5W-72/186型避雷器。

3.1.2 60 kV绝缘等级中性点保护方式

60 kV中性点绝缘水平的雷电冲击耐受电压Uln为325 kV,工频耐受电压为140 kV。Y1.5W-72/186和Y1.5W-73/200型避雷器的直流1 mA参考电压分别为103 kV和105 kV,均可承受有效接地系统单相接地过电压和最大暂时工频过电压,与变压器中性点的冲击耐压配合系数分别为1.75和1.63,均大于文献[5]规定的1.25,满足保护中性点的要求。

3.2 采用MOA并联间隙保护方式

在考虑变压器中性点保护方式时,除了采用MOA外,还应在避雷器上并联水平间隙来限制工频过电压,其接线见图2。

采用MO A并联水平间隙的配置方式,两者的配合原则是:雷电过电压时避雷器动作;工频过电压时间隙动作。工频过电压时,间隙动作保护避雷器;雷电过电压时,避雷器动作避免间隙频繁击穿,零序电流保护不必要动作。但在实际运行中,配合比较困难,间隙值太小时接地暂态过电压下可能出现误动,太大时又起不到保护避雷器的作用。建议60 kV级绝缘中性点间隙不小于150 mm,44 kV级绝缘中性点间隙不小于130 mm。

使用水平棒间隙保护时应加装间隙零序保护,在棒间隙接地端串接电流互感器抽取零序信号,当水平棒间隙击穿放电时,带时限切断变压器开关,防止截波危及变压器层、匝间绝缘或其他运行设备。

3.3 保护方式的选择分析

采用MOA并联间隙保护方式,间隙要满足动作值和不动作值2个条件,这种要求实现起来较为困难。以往按电力试验单位提供的间隙尺寸装配,并不要求再做试验,然而试验室提供的数据是分别施加工频和雷电波测试到的,与实际运行工况相差很大。在多雷区,变电站近区线路单相接地时,大气与内部过电压往往同时出现,叠加后传递到并有间隙的中性点,既不是纯工频也不是标准雷电波。所以说在试验室得出的2项独立的数据很难代表所遇到的真实情况,而且空气间隙受气象条件、电极形状及本身放电电压的离散性的影响,都有可能使间隙的工频放电电压低于理论放电值,这样在实际运行中间隙频繁动作的可能性会自然增大,零序电流的频繁冲击对变压器的安全运行很不利。

因而分析认为:2种保护方式各有优缺点,不能错误地认为加上间隙总会有好处,当中性点电位偏离不大时,单独用避雷器保护是没有问题的。但当中性点电位严重偏离时,需要在避雷器边上并联间隙来限制工频过电压。但加装间隙,又容易引起继电保护的误动作。

4 措施与建议

(1)因氧化锌避雷器具有动作灵敏、残压低、通流容量大等优点,建议逐步将普阀式避雷器更换为变压器中性点专用的氧化锌避雷器。

(2) 110 kV变压器中压侧和低压侧均没有小电源并网时,中性点应单独采用氧化锌避雷器保护,避雷器的选型应与变压器中性点的绝缘等级相配合。已经安装并联间隙的建议拆除并妥善保存,并将间隙零序电流保护退出运行,既能有效保护变压器中性点,又可减少变压器停电次数。

(3) 110 kV变压器中压侧或低压侧有小电源并网时,中性点选择MOA并联间隙的保护方式较为适宜,同时应加装间隙零序保护。已运行的变压器若没有加装并联间隙的应尽快补装,已加装并联间隙的应注意正确的维护,谨防勿动。要特别重视11 0kV间隙棒的选择、安装方式及间隙棒的间隙调整等,以保证间隙真正起到既保护变压器,又不扩大事故的作用。

参考文献

[1]GB11032—2000,交流无间隙金属氧化物避雷器[S].

[2]DL/T 620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].

[3]解广润.电力系统过电压[M].北京:水利电力出版社, 1985.

[4]西北电力设计院.电力工程电气设计手册(电气一次部分) [M].北京:中国电力出版,1989.

电力系统中性点运行方式探析 篇7

关键词：电网,中性点接地方式,消弧线圈

0 引言

电力系统中性点接地方式与电网的电压等级、变压器连接组别、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切关系, 直接影响电网的绝缘水平, 电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性, 以及电网对通信线路及无线电的干扰。

目前我国电力系统采用的中性点接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地和中性点经消弧线圈接地3种。中性点直接接地的系统称为大电流接地系统, 中性点不接地和经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。我国的3～10 k V电网中多数采用中性点不接地的系统运行方式。根据《电力设备接地设计技术规程》规定:3～60 k V系统中, 如果单相接地电流超过30 A, 20 k V及以上系统中, 单相接地电流超过10 A时, 就应采用中性点经消弧线圈接地的系统运行方式。我国l10 k V及以上的系统, 通常会采用中性点直接接地的系统运行方式。

1 不同中性点接地方式比较

目前电网各种中性点接地方式根据电网系统结构特点不同有着不同的适用范围。

1.1 中性点不接地系统

(1) 优点:电网发生单相接地故障时稳态工频电流小, 如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动消除, 无需跳闸;对于单相接地电容电流很小的系统 (6～10 k V电网在5 A以下) , 许多瞬时性接地闪络, 常能自动熄弧, 不致于转化为稳定性故障, 因而能迅速恢复电网正常运行;如故障类型为金属性接地故障, 可带单相接地运行2 h, 改善了电网连续供电, 供电可靠性得到提高;接地电流小, 降低了地电位的升高, 使跨步电压和接触电压变得很小, 减小了对信息系统大的干扰, 降低了对低压网的反击。同时还节省了接地设备或接地系统导体的开支。

(2) 缺点:单相接地时, 绝大部分电弧不稳定, 处于时燃时灭的状态, 从而产生间隙性电弧接地过电压。中性点不接地系统在发生一相金属性接地时, 通过地的电容电流是正常时一相电容电流的3倍。该电流过大时产生的电弧会烧坏电器设备;当电弧间隙性燃烧时, 易产生间歇接地过电压, 危及设备绝缘, 波及整个电网。对于单相接地电流较小时, 非永久性故障产生的电弧可自行熄灭。根据国内外的实测弧光接地过电压一般不超过额定相电压的3.5倍, 但是弧光持续时间长, 必将危及设备绝缘, 扩大事故。中性点不接地系统当三相负荷不平衡时会使中性点电位偏移, 使某一相电压升高。需装设绝缘监察装置, 以便及时发现单相接地故障, 迅速处理, 以免时间过久造成绝缘损坏或发展成为两相短路故障, 造成停电事故。

1.2 中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地就是在变压器中性点装设消弧线圈, 让消弧线圈处于过补偿状态, 利用它的感性电流补偿接地故障时的容性电流, 减少故障电流。在正常运行情况下, 中性点的电压位移不应超过电网标称相电压的15%。

(1) 优点:补偿电网即使发生单相接地故障, 相间电压仍能对称, 对电网继续运行不会造成影响;电网发生单相接地故障后线路中流过的电流很小, 不会破坏电网各装置的绝缘, 所以即便电网的单相接地故障容性电流比较大, 经消弧线圈补偿后一般可以带着接地故障正常运行, 因此提高了电网运行可靠性;消弧线圈补偿还可减小跨步电压和接触电压, 降低谐振和弧光过电压倍数以提高供电可靠性。

(2) 缺点:系统发生单相接地故障时, 经消弧线圈补偿后接地电流很小, 造成单相接地保护装置动作情况复杂, 寻找故障点比较难。传统办法还是由运行人员逐条拉闸寻找故障线路, 造成供电间断, 电量损失;当采取完全补偿会产生谐振, 而欠补偿在运行方式变化时可能会产生完全补偿, 过补偿时则对继电保护判断有影响。电力系统中性点经消弧线圈接地方式比中性点不接地系统只是降低了接地故障电流, 而对产生操作过电压是一样的;消弧线圈接地系统当变压器只带一回出线, 并在线路上发生单相接地故障时, 消弧线圈中储存磁能要向线路电容释放, 切除故障线路时会产生过电压, 这种过电压会危害消弧线圈绝缘, 所以必须在消弧线圈并联一个无间隙金属氧化物避雷器, 作为消弧线圈的过压保护。

1.3 中性点直接接地

中性点直接接地是指系统中全部或部分变压器中性点直接与大地连接。

(1) 优点:如果系统运行过程中发生某一相接地, 就构成单相短路, 因为发生故障那一相接地电流很大, 继电保护以及自动装置就会产生动作, 实现断路器跳闸以切除单相接地故障, 因为该大电流接地系统, 发生故障后非故障相电压值仍维持不变, 因此该运行方式下, 故障后不配置绝缘监视装置;系统产生的内过电压最低, 对线路绝缘水平的要求较低, 可按相电压设计绝缘, 因而能显著降低绝缘造价。

(2) 缺点:接地电流大, 增加了电力设备损伤;地电位高;增大接触电压和跨步电压, 增大对信息系统的干扰, 增大对低压网的反击。同时接地故障线路迅速被切除, 间断供电。

为了克服该方式单相接地故障时必须断开供电的不足、实现供电可靠性的提高, 现阶段的中性点直接接地系统中, 普遍要求装设自动重合闸装置 (ZCH) 。单相接地故障发生时, 在继电保护的动作后, 断路器完成跳闸, 经过一定时间之后再自动重合, 如果短路故障消失, 即可恢复用户供电;如果短路故障为永久性故障, 那么继电保护会二次动作, 作用到断路器上使其切除故障, 同时该断路器不会再闭合。

2 中性点接地方式选择要考虑的主要因素

由于涉及到电力系统各方面的整体性问题, 在选择中性点运行方式时需要考虑一系列因素, 其中有如下几个主要方面:

(1) 电网供电的可靠性要求与故障范围限定。电网中发生频率最高的一种故障是单相接地故障, 当中性点直接接地系统发生单相接地故障时, 会有很大的接地电流产生, 某些情况下可能会比三相短路故障电流还要大, 系统中发生单相接地故障的部分必须被立即切除, 虽然安装了自动重合闸设备, 如果故障类型为永久性故障, 还会造成长期供电中断。与此不同的是, 小接地电流系统运行方式下发生单相接地故障时, 故障点通过的电流为相对较小的电容电流, 所以能迅速自行消除一般的单相接地故障。在小接地电流系统运行方式下, 即便故障类型为永久性接地故障, 也不用马上切断线路, 可以实现连续供电。所以, 从提高供电可靠性和缩小故障范围的观点考虑, 小接地电流系统, 尤其是经消弧线圈接地的电网的优越性是显著的。

(2) 电气装置和输电线的绝缘水平。选择不同中性点接地方式, 电力系统的过电压以及绝缘水平都会受到较大影响。电气设备和线路的绝缘水平除取决于长期最大工作电压外, 还在很大程度上受到各种过电压大小的限制。对小接地电流系统而言, 不论最大长期工作电压还是各种过电压大小均相对于中性点直接接地系统大很多。基本上, 大接地电流系统的绝缘水平与小接地电流系统相比, 大约可下降到20%左右, 所以如果要考虑过电压与绝缘水平, 中性点直接接地系统具有更明显的优势。

(3) 继电保护的可靠性要求。在小接地电流系统中, 单相接地电流比系统无故障运行时电流小得多, 所以难于实现选择性的接地保护。而在大接地电流系统中则比较容易实现选择性接地。单相接地时故障电流较大, 继电保护装置通常都能迅速动作而准确地切除故障, 同时继电保护装置结构简单, 运行可靠, 所以, 从继电保护的观点考虑, 以采取中性点直接接地系统的工作方式较好。

(4) 对通信和信号网络的干扰。当电力系统正常运行时, 若网络三相对称, 则无论中性点如何接地, 中性点处电位始终是零, 各相电流及各相电压均对称, 所以彼此抵消了输电线附近空间各点形成的电磁场, 因此通信和信号不会受到干扰。可是一旦发生单相接地故障, 单相接地故障电流将对电网产成强大的干扰, 并且随电流越大, 干扰也越严重。所以, 从造成系统干扰的观点考虑, 大接地电流系统当然最为不利。

除了上面提到的因素外, 还有其他一系列因素, 比如实际运行中的便利、传统规定和固有系统的运行方式等, 在作出中性点接地方式选择之前, 应该全面考虑。以上介绍的因素通常是互相联系的, 可能部分还是互相矛盾的, 这使得决定中性点接地方式成为一个需要统筹计划的问题。

3 结语

电力系统中性点接地方式不能仅仅局限于某种或几种方式, 还应根据实际有针对性地作出选择。具体的选择原则已经在前面提出, 其中尤其要强调按照实际情况, 提升电力系统供电可靠性与保证人身以及设备的正常安全运行。同时, 各种中性点接地方式的发展还要配合继电保护与自动控制装置的设计开发与研究改进才可以获得令人满意的运行效果。

参考文献

[1]张辉.电力系统中性点运行方式的探讨[J].中国新技术新产品, 2009 (10)

[2]邓小燕.浅析电力系统中性点运行方式[J].科技创新导报, 2008 (21)

[3]朱家骝.城乡配电网中性点接地方式的发展及选择[J].电气工程应用, 2001 (2)

[4]郑希如.自动跟踪补偿消弧线圈在电网中的应用[J].山西电力, 2003 (6)

变压器中性点运行方式 篇8

1 探讨电力系统中性线的三种运行方式优缺点

在电力系统中, 接地方式有:不接地, 经电阻接地, 经电抗接地, 经消弧线圈接地, 直接接地等几种。在我国目前所采用的中性点的接地方式主要有三种, 即:不接地、经消弧线圈接地和直接接地。

1) 在中性点不接地的三相系统中, 当一相发生接地时, 由于各相间的电压大小和相位仍然不变, 三相系统的平衡没有遭到破环, 因此可以继续运行一段时间, 这是这个系统的最大优点。缺点是当发生一相接地时, 由于未接地两相对地电压升高到相电压的倍, 所以此系统相对于地的绝缘水平应根据线电压来设计, 这样就增加了电力网的绝缘水平和造价。同时, 当发生一相接地时, 在接地点可引起“弧光接地”, 周期性地熄灭和重新发生电弧, 危害很大。

2) 中性点经消弧线圈接地的三相系统:在中性点不接地系统中, 当单相接地电流超过规定的数值时, 电弧将不会自行熄灭。为了减少接地电流, 造成故障点自行无弧条件, 一般采用中性点经消弧线圈接地方式, 这也正是这种接地方式的优点所在。他是利用消弧线圈能产生一个与接地电容电流大小接近相等而方向相反的电感电流, 这个滞后电压的电感电流与超前电压的电容电流相互补偿, 最后使流经接地处的电流变得很小以至等于零, 从而消除了接地处的电弧以及由此所产生的危害。

3) 中性点直接接地的三相系统, 也叫大电流接地系统, 由于单相接地时中性点的电位接近于零, 非故障相的对地电压接近于相电压, 这样可以使电力网的绝缘水平和造价降低, 这是中性点直接接地的主要优点。但与小接地短路电流系统相比, 缺点是任何部分发生单相接地时, 都必须断开故障线路, 在发生永久性故障时, 将较长时间中断供电。并且在发生一相接地时将产生巨大的接地短路电流, 这将产生很大的电动力和热效应, 给方方面面都会带来很大的危害。

2 根据电力系统中性点运行方式和用电设备外露导电部分接地方式的不同组合, 电力系统又可分IT系统、TT系统、TN系统

IT系统就是电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地, 电气设备的外露导电部分接地的系统。TT系统配电网俗称三相四线配电网, 是电源系统有一点直接接地, 设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电气上无关的系统。TN系统是电源系统有一点直接接地, 负载设备的外露导电部分通过保护导体连接到此接地点的系统, 即采取接零措施的系统。

根据中性线和保护线的组合情况, TN系统又可分为三种类型, 即TN-S系统, TN-C-S系统, TN-C系统。

1) TN-S系统是有专用保护零线 (PE线) , 即保护零线和工作零线 (N线) 完全分开的系统;爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用TN-S系统, 有独立附设变电站的车间宜采用TN-S系统。

2) TN-C-S系统是干线部分保护零线与工作零线前部共用 (构成PEN线) , 后部分开的系统。厂区设有变电站, 低电进线的车间以及民用楼房可采用TN-C-S系统。

3) TN-C系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用的系统, 用于无爆炸危险和安全条件较好的场所。

3 讨论在工作零线断开情况下, TN、TT电网系统对用电设备的影响

TN有三种型式。1) TN-C系统零线断开以后, 造成三相负荷不对称, 零位发生偏移, 这样单相设备 (220V) 可能就会被烧毁, 并且设备机壳和零线相接, 这样就会使得外壳带电, 造成人身触电事故, 危险极大。2) TN-S系统在零干线路断开时三相系统回路会烧毁用电设备, 但是设备机壳是不带电的, 这样就不会发生人身触电事故。3) TN-C-S系统, 若是PEN线断开, 机壳带电, 会发生人身触电事故;若是N线断开, 机壳不带电, 不会危机人身安全, 但要是工作零干线断开三相负荷就不对称, 会烧毁设备。

TT系统在工作零线断开后, 三相负荷不对称, 零位发生严重偏移, 单相用电设备被烧毁的概率很高, 但机壳是不带电的, 这样不会发生人身触电事故, 危及不到人身安全。

综上所述, 在供电系统中 (三相系统) 中, 不管采用什么接地方式, 只要中性线发生断开故障, 就会烧毁电气设备。

4 三相电力系统中性线截面的选择

三相电力系统, 星接线路相线电压对中性点电压相位差为120°, 在三相负荷平衡的情况下, 中性线的电流为0。民用建筑电气设计规范为:单相系统, 中性线截面等于相线截面;三相系统在三相四线线路中, 中性线的截面不小于相线截面的百分之五十。根据最新研究报导, 在相线电流为100A时, 中性线的电流有时能达到150A (国际铜业协会提供) 。在中性线中, 虽然电流的基波可以相互抵消, 但是在一些情况下, 谐波电流 (通常都是三次谐波的奇数倍“3N”) 在中性线中是叠加的, 这种叠加累计的电流有时会很大, 所以中性线采取相线截面的一半在某些时候是不安全的。一旦中性线烧毁断开, 对用电设备的影响很大, 严重时可以烧毁用电设备, 同时还会引起人身触电事故发生, 后果非常严重。

综上中性线截面应是相线截面的2倍。这一方案在三相四线制中, 可以用五芯电缆实现, 或是用一根2倍于相线截面的独股电缆做中性线。但不能采用四芯电缆再并联一根中性线电缆的办法, 因为中性线在物理上分开时, 它和相线的互感比就会变小, 使得外加中性线的阻抗增大, 这样就影响了中性线的导电效果。

目前, 我国地面上低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网, 在这种配电网中, TN系统是应用最多的配电及防护型式。在中性线被烧毁断开时, 用电设备容易被烧毁, 同时还容易发生人身触电事故, 所以中性线的截面选择要慎重。为了安全起见, 中性线截面应该选择大点, 至少不小于相线截面, 在某些情况, 应该是相线截面的2倍。从安全角度来看, 适当放大中性线截面的同时, 我们要力求三相负荷平衡, 使得我们更加合理、科学、安全的使用电。

摘要：通过对中性点的运行方式优缺点的探讨, 重点分析了在中性线断开时TN三种供电系统对用电设备的影响, 提出了中性线的选择方案。

关键词：中线点,接地,IT,TT,TN-S,N-C-S,TN-C,中性线,工作零线,保护零线

参考文献

[1]企业供电系统及运行 (第三版) .中国劳动社会保障出版社.

[2]进网作业培训教材 (上册) .辽宁科学技术出版社.