中性点不接地系统电压不平衡的原因分析.doc

1、三峡大学高等教育自学考试本科毕业生论文评审表论文题目：中性点不接地系统电压不平衡的原因分析论 文 内 容 摘 要摘 要在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。关键词：中性点不接地系统 电压不平衡 现象分析(本栏由论文作者填写)指导教师单位职称评语：成绩： 评阅教师签名：年月日职成学院自考办意见：盖章：年月日目录绪论11.1中性点概念；11

2、.2中性点不同的接地方式与供电的可靠性11.3中性点经小电阻接地方式11.4中性点经销弧线圈接地方式11.5中性点接地应用情况；21.6中性点接地方式发展史31.7 论文总体思路及研究方法42一般情况电压不平衡的分析42.1中性点不接地系统电压不平衡43 4PT电压不平衡输出分析63.1拉堡变10kVPT由原来JDZJ型电压互感器63.2正常情况下，电压互感器二次侧分析64 4PT接线错误引起电压表错误反映分析75 电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析86结论10结束语10参考文献11word文档 可自由复制编辑绪论在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表

3、输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。1.1中性点概念；三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。中性点接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性；同时直接影响系统设备绝缘水平的选择、过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等。一般来说，电网中性点接地方式也就是变电所中变压器的各级电压中性点接地方式。1.2中性点不同的接地方式与供电的可靠性 在我国电网的供电中，大部分为中性点接地系

4、统（既中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统）。我国采用经消弧线圈接地方式已运行多年，但近几年有部分区域采用中性点经小电阻接地方式，为此，对这两种接地方式作义分析，对于中性点不接地系统，当一相发生接地时，为接地的两相对地电压升高到相电压的倍，即等于线电压，那么相对地的绝缘水平应根据电压来设计。随着电网的发展最终将发展到上述两种方式。1.3中性点经小电阻接地方式 世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式，原因是美国在历史上过高的估计弧光接地过电压的危险性，而采用此方式，用以泄放线路上的过剩电荷，来限制此种过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的阻值较小。在系统单相接地时，控制

5、流过接地点的电流在500A左右，也有的控制在100A左右，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，切除故障线路。其优缺点是：（1）系统单相接地时，健全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平 按相电压来选择。（2）接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可以比较容易检除接地线路。（3）由于接地点电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。（4）当发生单相接地故障时，无论永久性的还是非永久性的，均作用于跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，严重影响了用户的正常供电，使其供电可靠性下降。1.4中性点经销弧线圈接地

6、方式 消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，装设在变压器或发电机的中性点，当发生单相接地故障时，可形成一个与接地电流大小接近相等而方向的电感电流，这个滞后电压90的电感电流与超前电压90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于等于零，从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。采用中性点消弧接地方式，其特点是线路发生单相接地时，可不立即跳闸，按照规定电网可带单相接地故障运行2h。从实际运行经验和资料表明，当接地电流小于10A时，电弧能自灭，因消弧线圈电感的电流可抵消接地点流过的电容电流，若调节得好时，电弧能自灭。对于电网中日益增加的电缆馈电回路，虽接地故障的概率有上升的趋势，但

7、因接地点电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，大大的高于中性点经小电阻接地方式，但中性点经消弧线圈接地方式也存在着以下问题：（1）当系统发生接地时，由于接地点残余流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过电流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。（2）因目前运行在电网的消弧线圈大多为手动调匝的结构，必须子啊退出运行才能调整，也没有在线实时检测电网单相接地电容电流的设备，故在设备运行中不能根据电网电容电流的变比及时进行调节，所以不能很好的起到补偿作用，仍出现弧光不能自灭及过电压1.5中

8、性点接地应用情况；我国110kV及以上电网一般采用大电流接地方式，即中性点有效接地方式（在实际运行中，为降低单相接地电流，可使部分变压器采用不接地方式），包括中性点直接接地和中性点经低阻接地。这样中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相电压升高不会超过1.4倍运行相电压；暂态过电压水平也较低；故障电流很大，继电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。因此，大电流接地系统可使整个系统设备绝缘水平降低，从而大幅降低造价。635kV配电网一般采用小电流接地方式，即中性点非有效接地方式。包括中性点不接地、高阻接地、经消弧线圈接地方式等。在小电流接地系统中发生单相接地故障

9、时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，因此允许系统短时间带故障运行。这对于减少用户停电时间，提高供电可靠性是非常有意义的。近几年来两网改造，使中、小城市635kV配电网电容电流有很大的增加，如不采取有效措施，将危及配电网的安全运行。大庆油田电网有29座110KV变电所，其中有27座接带有35KV网络，系统中性点均安装了消弧线圈，消弧线圈在运行的变电所有16座，投入率仅为59.26%。其中，影响消弧线圈投不上的主要原因之一就是中性点不平衡现象，3-220KV 过电压保护设计规范中规定：“中性点经消弧线圈接地的电力网，在正常运行情况下，中性点长时间移电压不得超过额定相电压的15%”

10、油田电网中登封变电所中性点位移电压最高位1800伏，虽然没有达到规定的限值，但中性点位移电压偏高对设备的绝缘会带来不利影响，影响消弧线圈对接地电容电流的补偿，使残流偏大，不利于灭弧，影响消弧线圈消弧效果，不利于限制、消除系统谐振过电压，使单相接地事故发展成相间事故，造成事故扩大，降低了供电的可靠性，严重影响油田生产生活用电。而且消弧线圈长时间耐受较高电压会经常发生球隙放电间隙烧毁的现象。1.6中性点接地方式发展史在发展初期，电力系统的容量较小，当时人们认为工频电压升高是绝缘故障的主要原因，几十电压短时间升高至倍，也会威胁安全运行。由于对过电流的一系列危害作用估计不足，同时电力设备耐受频繁过电流

11、冲击的能力估计过高，所以，电力设备的中性点最初都采用直接接地方式运行。随着电力系统的扩大，单相接地故障增多，线路断路器经常跳闸，造成频繁的停电事故，于是便将上述的直接接地方式改为不接地方式运行。尔后，由于工业发展较快，是电力容量增大，距离延长，电压等级逐渐升高，电力系统的延伸范围不断扩大。在这种情况下发生单相接地故障时，接地电容电流在故障点形成的电弧不能自行熄灭，同时，间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大，显著地降低了电力系统的运行可靠性。为了解决系统中出现的这些问题，当时世界上两个工业比较发达的国家分别才去了不同的解决途径。德国为了避免对通信线路的干扰和保障铁路信号的正确动作，采用了中性点经

12、消弧线圈的接地方式，自动消除瞬间的单相接地故障；美国采用了中性点直接接地和经低电阻、低电抗等接地方式，并配合快速继电保护和开关装置，瞬间跳开故障线路。这两种具有代表性的解决办法，对后来世界上许多国家的电力系统中性点接地方式的发展产生了很大的影响。后来，在中压电网的发展过程中，逐渐形成了两类中性点接地方式，即小电流接地方式和大电流接地方式。前者包括中性点不接地、经消弧线圈或经高电阻接地；后来包括中性点直接接地、经低（中）电阻和低（中）电阻接地等。而单相接地电弧能否瞬间自行熄灭，是区别大、小电流接地方式的必要和充分条件。在这两类六种接地方式中，前者以中性点经消弧线圈接地为代表，后者以低电阻接地为代

13、表。长期以来，两者互有优缺点，因此在不同的国家和地区均有了相当的发展。但是，随着时间的推移和科学技术的发展，现在许多情况已经发生了变化。利用当代的微机、微电子现金技术，伴随着自动消弧线圈和微机接地保护（或自动选线装置）的推广应用，谐振接地方式在保持原来有点的条件下，克服了缺点，实现了优化，运行特性得到了显著的提升，可以适应当代负荷特性变化需要。而低电阻接地方式，虽然用不锈钢电阻器取代了原来的铸铁材料、物理模拟的零序过电流保护也换成了微机接地保护，但在技术内涵方面，多少年没有实质性的进步；而且在快速清除接地故障问题上，还遇到了新的挑战，运行特性进一步下降，对人身和设备安全等的威胁较前增大。这样，

14、两者之间的性能投资比差距也就越来越大了。近几十年来，在飞速发展的社会生产力的推动下，已经形成了遍布世界各地的强大电力系统。当今世界上已经有了从低压、中压、高压到超高压、特高压等多种电压等级的电力系统。不断深化的理论研究和日益丰富的运行经验的基础上，人们对中性点的各种不同接地方式有了更好的掌握，并进行了创造性的应用，使当今电力系统的建设发展和安全经济运行均达到了很高的水平。随着科学技术的进步与生产水平的提高，世界已逐步进入信息社会和知识经济时代，用户对电能质量提出了新的和更高的要求。中性点接地方式作为理论与实践相结合的一项应用技术，服务于电力系统的安全运行，可使电力系统达到更优的技术经济指标。1

15、.7 论文总体思路及研究方法一、总体思路本文首先对中性点的概念进行了深入的探讨，在此基础上借鉴并分析了有关中性点的理论。其次，运用归纳总结、比较分析、定性分析的研究方法，结合中性点接地理论，阐述了中国电力的发展发展最。二、研究方法（1）采用归纳总结的方法归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别，介绍了具有代表性质的一般情况电压不平衡的分析 （2）采用举例分析的方法介绍了具有代表性质的一般情况电压不平衡的分析2一般情况电压不平衡的分析 在我国，通常将电压为6-35KV系统中性点非直接接地运行。非直接接地系统俗称小接地系统，包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。改系统的电气

16、设备和线路对地绝缘按能承受线电压考虑设计的，最大优点是线路发生单相接地时可以运行2h。这样能满足网点多、面广、用户复杂的情况，提高了供电的可靠性2.1中性点不接地系统电压不平衡中性点不接地系统电压不平衡可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于PT还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120。，同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：C相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号。变电站低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍

17、平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。 2.2当线路或带电设备上某点发生金属性接地时当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如A相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等，如图2。图1C相断相时电压向量图图2A相接地时电压向量图特别值得注意的是我们所说的接地并不单指线路接地，当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到本站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。由于没有充分重视接地问题，未按规程执行(接地两小时仍未消除则

18、要停下主变压器)，曾使我局长塘变电站主变压器烧毁。2.3综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。表1中性点不接地系统故障判别表故障性质相 别有无接地信号ABCC相接地线电压线电压0有C相高压保险熔断相电压相电压降低很多有C相低压保险熔断相电压相电压降低很多无3 4PT电压不平衡输出分析3.1拉堡变10kVPT由原来JDZJ型电压互感器拉堡变10kVPT由原来JDZJ型电压互感器改为：将其一、二次中性点由原直接接地改为串联一台JDJ型电压互感器(T2)的一次绕组接地，通常我们称为4

19、PT，正确接线如图3所示。图34PT正确接线图此种接线的目的是为了防止系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，引起谐振过电压，保险易熔断。在改为径4PT接地前4个月时间里，10kVPT共烧断三次，共9根保险；而改接后一直未烧过保险。3.2正常情况下，电压互感器二次侧分析正常情况下，电压互感器二次侧a-o，b-o，c-o分别接入相对地绝缘监视电压表，零序电压断电器接在t2互感器二次侧X-O间。采用这种接线，正常情况下，T1互感器只反映正序电压a、b、c，(电压向量图见图4)，三相电压大小相等，相位差120，中性点电位为零，也就是Ux0。而A相金属性接地时，向量图如图5所示，即：UxUoU

20、a，此时零序继电器YJ两端有电压，即可发出接地信号，而b相电压表反映的数值应为VbUbUxUabUb，即等于线电压，C相电压表VcUcUxUacUc也等于线电压。图4正常情况下4PT电压向量图图5A相接地时4PT电压向量图4 4PT接线错误引起电压表错误反映分析拉堡变改为径4PT接地后，其接地时所反映的则不同于上述所分析，其三相电压仍平衡，且为三相相电压。故障所表现的现象：“10kV接地”光字牌亮，不能复归，但10kV三相绝缘监视电压表平衡且均为6kV，值班员测量二次电压，PT开口三角处为51V，Ua20V，Ub100V，Uc100V，与调度联系拉路检查，检查出堡65线路接地。针对这种电压表不

21、能反映接地情况的怪现象，查找原因，发现了问题所在：造成这种表计错误反映的原因是二次接错线，如图6所示。其三相电压表分别接在互感器二次的a-x，b-x，c-x上，那么正常情况下，中性点x由于三相电压平衡而等于零，故三相电压表为相电压，向量图见图7。而当发生接地时，如A相金属性接地时，其电压反映就不正确了，那么B相电压表为b-x的电压，因为UxUa，即Vbbxbx相电压，Vccxcx相电压，向量图如图8。故三相电压表仍平衡，且均为相电压，而此时能发出接地信号，因为接地信号继电器接在t2线圈上，取代以往接在开口三角形处，而Ux有50V左右的零序电压，线圈两端因有电压而动作，故能发出接地信号，但却不能

22、在三相电压表中反映出来，且接地未消除前接地信号不能复归。由此可见，在改为4PT接地时，应保证接线准确无误，以免造成三相电压表误指示。图64PT错误接线图图7不接地时4PT电压向量图图8A相接地时4PT电压向量图5 电压互感器中性点击穿保险击穿后出现的不平衡电压分析 采用三相五柱电压互感器构成绝缘监视装置，如图9所示。一次系统一相接地时，接于接地相的电压互感器高压绕组被短路，对于该相的二次绕组输出电压等于零，开口三角绕组有不平衡电压输出，接地继电器XJJ励磁，绝缘监视装置发出一次系统接地信号。一般情况下，这套装置能准确的发现一次系统接地故障和判别发生故障的相别。但是这种绝缘监视装置有时也会发出错

23、误的信号，并会造成一次系统接地假象。例如屯秋变就发生了这种现象，屯秋变报6kV母线接地，Ua3.2kV，Ub0，Uc3.2kV，依次拉开各条出线开关接地未消除，再将所有出线全部拉开，接地也消除。检查PT，发现B相高低压保险均熔断。更换好PT保险后，A相电压为6.4kV,B相为0，C相为6.4kV，再次检查保险完好，怀疑变压器等设备接地，退出主变运行，然后用摇表测绝缘情况：变压器、PT、站变等均无问题，为什么会出现这种现象，经过对PT进行仔细检查分析，终于找到问题之所在，分析如下：从图9可看出，PT二次接线的特点是：采用B相接地方式，而中性点是经地一个击穿保险JRD接地。从故障经过可看出：第一次

24、电压不平衡(Ub0，而其余两相并不升高)，既不象接地现象，也不象高压保险熔断现象，因为若高压保险熔断，B相应有一定的感应电压，只能是高、低压保险均熔断才会是这样，检查果然如此；保险换好后，三相电压变为Ua6.4kV，Ub0，Uc6.4kV，又变为典型的接地现象，然而所有出线已拉开，用摇表摇测变压器，6kV母线及PT本身均未发现有接地。之所以会出现这种现象，是因为中性点击穿保险击穿，使得二次绕组b相单相短路。由于二次回路单相短路电流小，且接地的b相与地同电位，因此，b相端电压接近于零，故b相输出为零；由于一次系统是中性点不接地系统，电压互感器一次绕组虽然中性点接地，但没有零序电流流通，因此，二次

25、绕组的零序电流便在铁芯中激励起零序磁通，零序磁通感应一个零序电势ko,使得原来对称的三相电压a、b、c变成不对称的三相电压a、b、c，即A、C相电压升为线电压，B相为零，电压向量图如图10所示。当取下JRD后，中性点接地即消除，电压恢复平衡。图9三相五柱电压互感器接线图图10中性点穿保险JRD击穿时的电压向量图6结论由上述几种分析可看出，设备运行过程中，应分析各种电压不平衡情况，做到分析判断准确，处理及时，才能保证设备的安全运行。在改接线过程中，应注意接线正确，否则将会使运行人员误判断；对接地不消失的情况，运行人员应引起充分注意，否则会误认为误发信号而造成误判断而延误了故障排除。结束语时光从指

26、缝中偷偷溜走，即将对大学生涯说再见。回顾这些学习的生活，从每周六周日的激情澎湃到考试的不紧不慢和确定最后通过所有考试走向社会，这短时间依赖，有奋斗和努力，也有迷茫和消沉，也许正是这样的一个反复期，我们才慢慢懂得自己所擅长，才明白未来所需要，才确定前进的方向。这么久的日子里，需要感谢的人太多。感谢爸爸妈妈，谢谢你们给予我鼓励和支持，让我在未知的世界里勇往直前。感谢一起学习的同学，谢谢你们的帮助和关心，让我在日常的生活倍感快乐。感谢悉心教育的老师们，谢谢你们的谆谆教导和无怨的教诲，让我享受了知识的天空里的无比乐趣。在此，特别感谢我的指导老师，是您的一直以来的辅导我才能顺利的完成本次论文。生活上，您

27、平易近人，以实际行动教会我们做人的道理，尽最大可能给我们提供帮助。工作上，您尽职尽责，一丝不苟，以执著的态度教会我们认真仔细对待学习。能成为您带的毕业生是我的幸运，真的很谢谢您。签 名:孙隆坤 2013年03月21日参考文献1李劲松;蒯圣宇;基于暂态零序电流的小电流接地系统故障选线装置J;安徽电力;2008年01期 2解伟;提高小电流选线装置动作准确率的管理措施J;安徽电力;2010年03期 3穆大庆,尹项根,甘正宁;中性点不接地系统中单相接地保护的新原理探讨J;长沙电力学院学报(自然科学版);2005年01期 4肖锋;李欣然;石吉银;阶跃响应法在小电流接地系统故障选线与测距中的应用J;电力科

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