1、煤礦中性點接地方式選擇及特點第1頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四一、概述電網(wǎng)中性點接地方式是影響配電可靠性和安全性的一個主要因素：它影響著接地電流的大小，過電壓的高低，跨步電壓的大小，對通訊和電能質(zhì)量的影響等。電網(wǎng)中性點接地方式?jīng)Q定著配電網(wǎng)的接地保護。它是電力系統(tǒng)研究的一個主要課題。 第2頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四一、概述中性點接地方式有：第3頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點接地方式分析中性點不接地供電系統(tǒng)接地電流計算公式：第4頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四電力電纜第5頁，共7

2、0頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四架空線第6頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點接地方式分析中性點不接地供電系統(tǒng)等值為阻容接地系統(tǒng)第7頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點接地方式分析中性點電抗接地第8頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點接地方式分析中性點電抗接地等值為阻抗接地系統(tǒng)第9頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點接地方式分析我國中壓電網(wǎng)均采用非有效接地，即屬于小電流接地系統(tǒng)。采用最多的是不接地和諧振接地，也有部分容阻接地。近年來，出現(xiàn)了一些中性點經(jīng)低電阻接地，主

3、要是解決接地保護困難及過電壓問題，即絕緣配合。一般中壓電網(wǎng)的絕緣配合不會給系統(tǒng)帶來太多的經(jīng)濟負擔。第10頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四煤礦電網(wǎng)中性點接地方式的選擇煤礦安全規(guī)程420條：嚴禁井下配電變壓器中性點直接接地。嚴禁由地面中性點直接接地的變壓器和發(fā)電機直接向井下供電。434條：礦井高壓電網(wǎng)的單相接地電流不得超過20A。否則，必須采取限制措施。 因此，煤礦電網(wǎng)均是非有效接地電網(wǎng)，即屬于小電流接地系統(tǒng)。第11頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四二、 接地電流對供電系統(tǒng)的危害 由于接地電流大，將使接地點附近的電纜溫度劇增，使電纜的絕緣大大降低，

4、由此將使絕緣擊穿而造成兩相或三相短路故障。 由于接地電流大，接地點的電弧不易自滅，電弧將可能斷斷續(xù)續(xù)地燃燒，很易引起間歇電弧過電壓。理論和實踐都證明，這種間歇電弧過電壓一般在2.13.2倍的額定相電壓。 接地點電流大，將使接地線，尤其接地點處的接地線電位升高（接地點處接地線電位等于接地點處的接地電阻值乘以接地電流）。第12頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四 接地電流波形接地電流測量原理圖第13頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四不接地（10A）2004-10-21，10：17第14頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點不接

5、地（32.4A）2004-07-11，10：55第15頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四高阻（200）接地2004-07-09，17：53第16頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四減小接地電流的方法中性點經(jīng)消弧線圈接地減小殘流，有利于接地電流電弧過零時自動熄滅，顯然消弧線圈有利于減小接地點殘流。第17頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四消弧線圈過補償（32.4A）2004-07-04，18：13 第18頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四消弧線圈欠補償（32.4A）2004-07-09，16：13第19頁

6、，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四消弧線圈全補償（32.4A）2004-07-09，11：24第20頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四1、中性點經(jīng)消弧線圈接地中性點諧振接地有利于降低接地故障點電壓的恢復速度，因此，它有利于減小間隙電弧過電壓。間隙電弧過電壓發(fā)生在起弧的瞬間，一方面，消弧線圈接地降低接地故障點電壓的恢復速度，不易再起弧，降低了間隙電弧過電壓的概率；另一方面，接地電流小，儲能低，過電壓的能量也低。第21頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四1、中性點經(jīng)消弧線圈接地消弧線圈諧振運行時，也帶來一些問題，即對電網(wǎng)的不平衡電

7、壓起了放大作用，當電網(wǎng)不平衡較大時，可能造成“虛幻接地”，一般采用兩種方式來抑制：正常運行時處于過補償或欠補償，從電網(wǎng)運行考慮采用過補償較為有利，不會升起因線路切換或是斷線而引起諧振過電壓等問題；但也有采用欠補償方式的，主要是對接地選線有利；正常運行時在消弧線圈中串電阻或并電阻，增加阻尼率，接地后將其切除。該方法還有利于接地選線工作。同時對間隙電弧過電壓也有抑制作用。第22頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四三 各種消弧線圈簡介1. 對消弧線圈的基本要求（評價標準）補償效果好，線性度高。 補償調(diào)節(jié)（連續(xù)、斷續(xù)）； 補償波形（諧波盡量低）。運行維護簡單。 高壓調(diào)節(jié)、低壓調(diào)節(jié)

8、環(huán)境兼容性好，便于安裝，噪聲低；便于配小電流接地選線（高壓漏電保護）；第23頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四2. 消弧線圈的控制方式（屬于中性點接地方式）隨調(diào)式 （消弧線圈接地）預調(diào)式 （消弧線圈并電阻接地）第24頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四隨調(diào)式第25頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四預調(diào)式（1）第26頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四預調(diào)式（2）第27頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四預調(diào)式（3）第28頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四3.

9、 消弧線圈的種類調(diào)匝式固定補償消弧線圈柱塞式（調(diào)氣隙）自動補償消弧線圈有載開關調(diào)匝式自動補償消弧線圈磁飽和式（偏磁式）自動補償消弧線圈調(diào)容式自動補償消弧線圈三相五柱式自動補償消弧線圈高短路阻抗式自動補償消弧線圈第29頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四4 調(diào)匝式固定補償消弧線圈第30頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四5 柱塞式（調(diào)氣隙）自動補償消弧線圈第31頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四6 有載開關調(diào)匝式自動補償消弧線圈第32頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四7 磁飽和式（偏磁式）自動補償消弧線圈

10、偏磁式消弧線圈原理示意圖第33頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四7 磁飽和式（偏磁式）自動補償消弧線圈第34頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四8 調(diào)容式自動補償消弧線圈第35頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四9 三相五柱式自動補償消弧線圈三相五柱式消弧線圈結(jié)構(gòu)圖第36頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四9 三相五柱式自動補償消弧線圈第37頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四第38頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四三相五柱自耦直流助磁式第39頁，共70頁，2

11、022年，5月20日，14點45分，星期四10 高短路阻抗式自動補償消弧線圈第40頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四調(diào)感補償線性度 從消弧線圈補償電感的性質(zhì)來看，三相五柱式、高阻抗短路變壓器式和多短路阻抗值接地變壓器式消弧線圈的調(diào)感線性度最好。三相五柱接地變壓器式消弧線圈的補償電感主要是外接電感，因此，只要外接電感是完全線性的，則補償電感也就是完全線性的；后兩者調(diào)節(jié)電抗本質(zhì)上都是變壓器的漏抗，變壓器的漏抗是完全線性的，因此，消弧線圈的補償電感也是完全線性的?？烧{(diào)氣隙式、帶載自動調(diào)抽頭式和可控硅投切電容式在零序磁路中也設計有較大的氣隙，因此，調(diào)感的線性度也是很好的。而可控

12、飽和電抗器和閥式消弧線圈是靠電抗鐵心的飽和程度來改變電感的，因此，補償線性度較差，雖可采取一些措施予以改進，但不可能做到完全線性。第41頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四多短路阻抗值接地變壓器式消弧線圈 第42頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四諧波含量及補償后殘流 控制該消弧線圈補償電流中的諧波大小有兩條思路：增加濾波電路，濾去某些次諧波。諧波電流的成分主要是3次（13.87%）和5次（5.04%）。在二次并聯(lián)一濾波電路，為諧波電流提供一個通路，就可以消除補償電流中的諧波。高阻抗短路變壓器消弧線圈采用了這種思路。盡量少產(chǎn)生諧波。可有兩種方法： 減

13、小晶閘管相控細調(diào)補償電流的范圍，三相五柱式消弧線圈采用了這種方式。 減小控制角，以減少諧波含量 第43頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四預調(diào)式（3）第44頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四第45頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四基波補償電流和諧波電流的分布 第46頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四調(diào)感速度對于隨調(diào)式消弧線圈，電網(wǎng)正常運行時，消弧線圈遠離諧振點，為使消弧線圈發(fā)揮應有的作用，當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，必須使消弧線圈快速進入全補償狀態(tài)，以便接地故障點的故障電流盡快降下來，盡快滅弧?？梢姡?/p>

14、弧線圈補償電流的調(diào)節(jié)速度對隨調(diào)式消弧線圈是至關重要的。本消弧線圈實質(zhì)上是直接調(diào)感式，理論上沒有延時。實際運行中，消弧線圈有一個判斷電網(wǎng)有單相接地故障，并發(fā)出指令讓消弧線圈進入全補償?shù)倪^程。判斷電網(wǎng)是否有單相接地故障簡單而又可靠的方法是判斷電網(wǎng)零序電壓的大小。實踐證明510ms的時間就能準確判斷。 第47頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四調(diào)感速度 第48頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四補償電流調(diào)節(jié)寬度提高消弧線圈的設計調(diào)節(jié)寬度將影響消弧線圈的制造成本和影響某些性能:對磁飽和式消弧線圈，將使調(diào)感的線性度變差、補償電流諧波含量提高；對高阻抗短路變壓器

15、式和三相五柱式消弧線圈，將使補償電流諧波含量提高，同時，也增加制造成本。對調(diào)匝式消弧線圈，則要求增加調(diào)匝檔位，增加控制成本；對調(diào)容式消弧線圈，需要增加電容量并增加調(diào)容檔位，增加控制成本。第49頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四補償電流調(diào)節(jié)寬度 消弧線圈的調(diào)節(jié)寬度可從兩方面來考慮：一是保證消弧線圈補償電流的調(diào)節(jié)范圍有足夠?qū)挾龋阋愿采w電網(wǎng)可能得對地電容電流的變化范圍。對接地電流不是很大（5070A以下）的電網(wǎng)，補償電流的調(diào)節(jié)寬度3040A足以。對接地電容電流較大的電網(wǎng)，由于一個或數(shù)個開閉所同時停電，可能造成接地電容電流有較大的變化范圍，消弧線圈的調(diào)節(jié)寬度應該設計寬些。但我

16、們不主張在這種情況下使用大容量寬調(diào)節(jié)范圍的消弧線圈集中補償，因為這樣既不利于降低消弧線圈補償后的殘流，不利于提高消弧線圈動作的成功率，同時也不利于降低消弧線圈補償系統(tǒng)的成本，不利于消弧線圈補償系統(tǒng)的運行維護，不利于提高消弧線圈補償系統(tǒng)的工作可靠性。 第50頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四運行維護和制造成本 就運行維護而言，帶載調(diào)抽頭式和三相五柱式運行維護量小?？烧{(diào)氣隙式，由電動機拖動渦輪渦桿調(diào)節(jié)電抗器的氣隙，機械結(jié)構(gòu)復雜，且當有接地性故障時，消弧線圈有電流產(chǎn)生磁力有可能使電動機過載而損壞?？煽仫柡碗娍蛊魇较【€圈需要一個直流電源給飽和電抗器一個激勵電流，這一方面增加了

17、消弧線圈的損耗，易使消弧電抗器發(fā)熱，縮短壽命，另一方面，增加了控制設備的復雜度，提高了制造成本，增加了控制設備的維護難度。第51頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈 的特點無需接地變壓器的消弧線圈我國6-10kV電網(wǎng)變壓器幾乎都是三角形聯(lián)結(jié)，沒有中性點，而消弧線圈要安裝在電網(wǎng)中性點和地之間，因此，為了安裝消弧線圈，不得不安裝一個比消弧線圈更為昂貴的接地變壓器。 第52頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四第53頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈 的特點1）調(diào)感線性度

18、好。消弧線圈的補償電感在（01.15）UN的電壓下始終工作在線性段。2）調(diào)感速度快。消弧線圈是直接調(diào)感式，響應速度快，因此，既可以采用預調(diào)式控制，也可以采用隨調(diào)式控制，控制方式適應性強。3）補償電流中諧波含量低、補償電流無級連續(xù)可調(diào)、補償后殘流小。第54頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈 的特點4）消弧線圈整體制造成本低、構(gòu)簡單、易于維護。我國6kV和10kV配電網(wǎng)變壓器絕大多數(shù)是三角形結(jié)線，沒有中性點，該消弧線圈同時具有接地變壓器和消弧線圈雙重功能，安裝時省去了接地變壓器，這樣，不僅使整個消弧線圈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠性高、便于安裝及維

19、護，并且，在同樣的額定補償電流條件下，還有整體安裝容量最低，安裝占有空間最小，因而安裝造價最低的優(yōu)點。第55頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四多短路漏抗值接地變壓器式消弧線圈 的特點5）安全性好。所有調(diào)節(jié)控制元件均在二次低壓側(cè)，并且，消弧線圈的特殊結(jié)構(gòu)使它的一次線圈與二次線圈或是分立在不同的鐵心柱上、或是同一柱的不同位置上，一、二次線圈沒有同心安裝，這樣，一方面保證了不可能因絕緣擊穿一次高壓串到二次低壓線圈來，另一方面極大地降低了一、二次線圈的耦合電容。因此，控制回路的工作安全性很高，杜絕了因一次高壓串入二次控制回路，造成燒毀消弧線圈二次控制電路乃至燒毀變電所二次回路的

20、惡性事故。同時，所有調(diào)節(jié)控制元件放在二次低壓側(cè)還有利于降低控制設備的成本第56頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四四、降低接地電流的其他方法從以上討論可以看出，消除間隙電弧過電壓主要從兩方面考慮，一是盡量減少接地點的殘流；二是盡量降低接地故障點的電壓恢復速度。而接地故障點的電壓恢復速度也與接地點殘流大小成反比。因此，降低接地點殘流是關鍵。由于故障點殘流小，全補償時故障點滅弧后恢復電壓上升速度較不接地電網(wǎng)慢，不易重燃，因此間隙電弧過電壓的機率大大降低。但消弧線圈1. 不能消除間隙電弧過電壓，并且電網(wǎng)電容電流很大時一方面補償容量大，成本高；2. 補償調(diào)節(jié)范圍要求大，使自動跟蹤

21、補償速度降低。3. 有功電流、諧波電流不能補償，仍影響著故障點電弧的熄滅；4. 接地保護將較不接地電網(wǎng)更難。第57頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四四、降低接地電流的其他方法有三條思路可以進一步降低接地電流：（1）無源單相接地全電流補償可有三種方式；（2）人為接地分流；（3）有源單相接地電流的寬帶補償。第58頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四四、降低接地電流的其他方法無源單相接地全電流補償可有三種方式：中性點電阻接地，超前相接電感單相接地全電流補償；中性點電抗接地，滯后相接電容單相接地全電流補償；中性點電抗接地，超前相接電感單相接地全電流補償。第59頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點電阻接地超前相接電感單相接地全電流補償?shù)?0頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點電抗接地滯后相接電容單相接地全電流補償?shù)?1頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四中性點電抗接地超前相接電感單相接地全電流補償?shù)?2頁，共70頁，2022年，5月20日，14點45分，星期四人為接地分流消弧裝置第63頁，共70頁，2022年，5月20日，14