发电机和变压器的中性点课件.ppt

发电机和变压器的中性点 1 中性点的定义 1 在多相系统星形联结和曲折形联结中公共点 2 在对称系统中 正常情况下电位等于零并通常是直接接地点 我们主要讲下变压器和发电机的中性点 中性点直接接地系统 包括中性点经小电阻接地系统 发生单相接地故障时 接地短路电流很大 这种系统称为大接地电流系统 中性点不直接接地系统 包括中性点经消弧线圈接地系统 发生单相接地故障时 由于不直接构成短路回路 接地故障电流往往比负荷电流小得多 故称其为小接地电流系统 非直接接地系统 直接接地系统 大电流接地系统 小电流接地系统 中性点直线接地 经小阻抗接地 中性点不接地 经消弧线圈接地 2 中性点接地方式的分类 两中接地方式在单相接地故障时的区别 小电流接地系统单相接地时电压变化中性点对地电压上升为相电压 方向相反 非接地相的对地电压将上升为线电压 线电压不变 大电流接地系统中单相接地故障的电压变化 中性点对地电压上升为相电压 方向相反 非接地相的对地电压将不变 线电压不变 各接地方式的特点 1 中性点直接接地2 中性点不接地3 中性点经消弧线圈接地4 中性点经电阻接地 1 中性点直接接地 中性点直接接地方式 即是将中性点直接接入大地 该系统运行中若发生一相接地时 就形成单相短路 其接地电流很大 使断路器跳闸切除故障 这种大电流接地系统 不装设绝缘监察装置 中性点直接接地系统产生的内过电压最低 而过电压是电网绝缘配合的基础 电网选用的绝缘水平高低 反映的是风险率不同 绝缘配合归根到底是个经济问题 中性点直接接地系统产生的接地电流大 故对通讯系统的干扰影响也大 当电力线路与通讯线路平行走向时 由于耦合产生感应电压 对通讯造成干扰 中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时 其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压 此时 若工作人员误登杆或误碰带电导体 容易发生触电伤害事故 对此只有加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施 事故也是可以避免的 其办法是 尽量使电杆接地电阻降至最小 对电杆的拉线或附装在电杆上的接地引下线的裸露部分加护套 倒闸操作人员应严格执行电业安全工作规程 中性点间隙 2 中性点不接地 中性点不接地方式 即是中性点对地绝缘 结构简单 运行方便 不需任何附加设备 投资省 适用于农村10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络 该接地方式在运行中 若发生单相接地故障 其流过故障点电流仅为电网对地的电容电流 其值很小称为小电流接地系统 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 以免故障发展为两相短路 而造成停电事故 中性点不接地系统发生单相接地故障时 其接地电流很小 若是瞬时故障 一般能自动熄弧 非故障相电压升高不大 不会破坏系统的对称性 故可带故障连续供电2h 从而获得排除故障时间 相对地提高了供电的可靠性 中性点不接地方式因其中性点是绝缘的 电网对地电容中储存的能量没有释放通路 在发生弧光接地时 电弧的反复熄灭与重燃 也是向电容反复充电过程 由于对地电容中的能量不能释放 造成电压升高 从而产生弧光接地过电压或谐振过电压 其值可达很高的倍数 对设备绝缘造成威胁 2 中性点不接地 此外 由于电网存在电容和电感元件 在一定条件下 因倒闸操作或故障 容易引发线性谐振或铁磁谐振 这时馈线较短的电网会激发高频谐振 产生较高谐振过电压 导致电压互感器击穿 对馈线较长的电网却易激发起分频铁磁谐振 在分频谐振时 电压互感器呈较小阻抗 其通过电流将成倍增加 引起熔丝熔断或电压互感器过热而损坏 3 中性点经消弧线圈接地 中性点经消弧线圈接地方式 即是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈 当电网发生单相接地故障时 其接地电流大于30A 产生的电弧往往不能自熄 造成弧光接地过电压概率增大 不利于电网安全运行 为此 利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿 使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围 通过对消弧线圈无载分接开关的操作 使之能在一定范围内达到过补偿运行 从而达到减小接地电流 这可使电网持续运行一段时间 相对地提高了供电可靠性 该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的 造成单相接地保护装置动作情况复杂 寻找发现故障点比较难 消弧线圈采用无载分接开关 靠人工凭经验操作比较难实现过补偿 消弧线圈本身是感性元件 与对地电容构成谐振回路 在一定条件下能发生谐振过电压 消弧线圈能使单相接地电流得到补偿而变小 这对实现继电保护比较困难 4 中性点经电阻接地 中性点经电阻接地方式 即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻 该电阻与系统对地电容构成并联回路 由于电阻是耗能元件 也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件 对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压 有一定优越性 中性点经电阻接地的方式有高电阻接地 中电阻接地 低电阻接地等三种方式 这三种电阻接地方式各有优缺点 要根据具体情况选定 各个电压等级变压器中性点接地方式 110KV及以上变压器是中性点直接接地10KV 6KV一般经高阻接地或消弧线圈接地400V变压器一般是直接接地 我厂变压器中性点的接地方式 1 2主变 我厂主变高压侧是220KV 从上图中也可以看出我厂主变中性点是经接地刀闸直接接地 01启备变 2020 1 29 29 可编辑 我厂启备变高压侧是220KV 低压侧是6 6KV 从图中可看出我厂启备变高压侧中性点是直接接地 低压侧中性点是经高阻接地 高厂变 从图中看出我厂高厂变中性点经高阻接地 低厂变 我厂低厂变中性点是直接接地的 变压器中性点保护 中性点主要保护 零序电流保护 间隙零序电流保护 间隙零序电压保护 避雷器保护 1 零序电流保护 作为变压器高压侧和220kv线路单相接地故障时的后备保护 二次侧整定值为10A CT的变比100 5 延时保护延时3 2S跳主变高压侧开关 延时3 5S跳开主变低压侧开关 2 间隙零序电流 间隙零序电压保护 当电力网单相接地且失去中性点时 间隙零序电流短延时 间隙零序电压短延时动作主变两侧断路器跳闸 整定电流为5A 延时0 5S跳高低压侧开关 3 零序电流保护 间隙零序保护避雷器保护的关系 三者的作用都是保护变压器中性点绝缘 防止过电压 它们的关系是 当中性点刀闸接地时 间隙保护与避雷器均不起作用 当中性点刀闸断开时 放电间隙与避雷器有一个互相配合的关系 也就是当中性点电压逐渐升高到一定电压值时放电间隙先击穿 把电压引向大地 间隙被击穿时由间隙零序过电流保护动作短延时跳开主变两侧开关 间隙未被击穿时 由间隙零序电压保护动作切除变压器 此处的间隙零序电压保护未投入使用 如此时电压降低 则避雷器就无需动作 如此时电压升高 则避雷器就要动作 此处放电间隙的另一个作用就是防止避雷器频繁动作 以延长避雷器使用寿命 中性点接地闸刀操作注意事项 1 在拉 合主变压器高压开关时 必须合上此主变压器高压侧的中性点接地闸刀 以防操作过电压对设备的损伤 2 因运行方式改变 需要倒换不同变压器的中性点接地闸刀时 应先合上不接地变压器的中性点接地闸刀 然后 再拉开接地变压器的中性点接地闸刀 且2个接地点的并列时间越短越好 这样 可防止在此期间电网发生接地故障时 因单相接地短路电流大幅度的增大 而扩大电网中零序保护的动作范围 使电网中的保护有可能出现越级跳闸 同时 对并列接地的变压器而言 在2个中性点并列接地 当变压器某侧母线发生接地故障时 由于并列接地闸刀的分流作用 使变压器零序保护的灵敏度降低 有可能造成3 对对变压器测绝缘时 一定要把中性点断开 两台变压器运行有一个中性点接地原因 一 变压器中性点接地是为了降低雷电过电压和操作过电压对变压器的冲击 二 只其中一台接地是限制单相接地短路电流 如果两台都接地 则变压器零序阻抗并联 并阻抗降低 几台变压器能不能用一根中线接地 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 几台变压器能不能用一根中线接地 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 变压器中性点直接接地时 为什么要在接地点加一组接地开关 它的作用是什么 中性点直接接地的系统当发生单相接地故障时 因其单相电流突然增大而跳闸 来达到保护的目的 减小单相接地电流最好的办法就是减少接地点 因高压系统一般都是多台变压器并列运行的系统中 只让一台变压器的中性点直接接地 其他主变的中性点不接地 这样 发生单相接地故障时 只有一个接地点的电流回路 接地电阻加一台主变的阻抗 可让故障电流减少到最小值 做到了减少故障电流 且又能配出断路器检测到故障而跳闸 所以 主变的中性点需要加一组接地刀闸 并接一副避雷器 当接地刀闸拉开时且系统发生接地故障时 主变中性点电压升高到避雷器击穿电压时 中性点电压也升不高 为什么 1主变高压侧中性点装有接地刀闸的同时还安装有放电间隙 1主变采用分级绝缘 中性点附近绝缘比较薄弱 所以运行中必须防止中性点过电压 如果其中性点接地刀闸合上运行 则强制性使中性点电位为0 不会出现过电压 但由于运行方式及保护装置的要求 有时需要中性点不接地运行 所以通常在中性点装有避雷器及与之并联的过电压放电保护间隙 避雷器对偶然出现的过电压 能起到很好的降低电压作用 但对于频繁出现过电压时 避雷器如果频繁动作 有可能使避雷器爆炸 放电间隙则当频繁出现高电压时 间隙击穿放电 然后又恢复 不会损坏 因此 必须安装放电间隙 220KV 10KV 6KV 400V系统接地保护是怎么配置的 并说出各接地保护的动作结果 220KV系统为中性点直接接地系统 线路上装有零序过流和距离 接地距离 保护 动作于跳闸 在主变处装有间隙零序过电压保护和间隙零序过电流保护 在变压器中性点接地刀闸拉开后投入 合上前停用 动作于跳闸 10KV系统为中性点经高电阻接地系统 其各馈线上装有零序过流保护 分有方向闭锁和不带方向闭锁两种 动作于跳闸 在发电机上装有3U0 零序过压 定子接地保护 分两段时限动作于跳闸 还装有3w 三次谐波电压比值 定子接地保护 动作于信号 10KV母线上还装有发信的3U0零序过电压保护 6KV系统为中性点经高电阻接地系统 各馈线上装有零序过流保护 动作于发信 母线上还装有发信的零序过电压保护 400V系统为中性点直接接地系统 装有零序过流保护 只发信 不跳闸 发电机中性点运行方式 发电机中性点采用不同接地方式的原因和目的 原因 由于发电机及发电机端所连设备和装置存在大小不等的对地电容 当发电机绕组发生单相接地等不对称故障时 接地点流过的故障电流即上述对地电容电流 该电流一般仅数安或数十安 发生故障时 故障处电弧时断时续 产生间歇性弧光过电压这将损伤发电机定子绝缘 造成匝间或相间短路 扩大事故范围 严重的将烧伤定子铁芯 当发电机端外部元件发生单相接地故障等不对称性故障时 同发电机内部接地故障一样 或由于弧光过电压 或由于电容电流超过一定数值 将对发电机和其它设备造成损害 由于上述原因 发电机中性点要采取不同的接地方式 目的 主要目地是防止发电机及其它设备遭受不对称故障的危害 表2 1发电机允许单相故电流值 发电机中性点接地方式 由于发电厂和水电站的发电机容量 接线型式 接入系统的不同 以及人们对发电机和系统运行的要求 习惯不同 发电机中性点接地方式也不同各有其特点 一般来说 有直接接地 低电阻接地 高电阻接地 电抗器接地 消弧线圈接地和不接地 经单相变压器接地等方式我们主要讲高电阻接地 不接地 经单相变压器接地 1 高电阻接地 高电阻接地电阻器电阻数值的确定 要满足电阻器的功率损耗等于或大于发电机及其电压回路对地电容中的零序无功损耗 低电阻接地方式 其单相接地的故障电流25A以上 由于发电机中性点低电阻接地 故障电流不仅仅是发电机及其电压回路的电容电流 故障电流容许值可达到1500A或更大些 方式 其单相接地电流限制在25A以下 中电阻接地方式 单相接地电流可能大于25A 但限制其数值不会像低电阻接地那样高 高电阻接地这种接地方式可以分两种类型 一种是数值为几百欧至几千欧确定值的高电阻器接地 同时为配备接地保护在电阻器串联的中性点回路并联一台单相电压互感器 电压互感器和电阻器额定电压按等于或高于发电机相电压选择 为绝缘留有一定裕度 另一种是采用配电变压器接地 在变压器二次线圈串接电阻器 由于变压器的作用 实际选用二次侧电阻值可以很小 转换到一次侧相当于高电阻接地 当配电变接在发电机主引出回路 需三台单相变压器 一次绕组接成星形与发电机相联 二次侧和电阻接成串联回路 当配电变接在发电机中性点回路 仅需一台单相配电变压器 这种形式接地即通常所称的配电变压器高阻接地方式 应用较多 高阻接地的第一种类型 存在一定的问题 在电压互感器上可能反映整个回路任何部位的接地故障 包括互感器的低压绕组 连接线 发电机绕组 作用跳闸或报警 可能因此失去应有的选择性 另一方面 高压系统的过电压也可能作用于电压互感器 有引起接地故障指示的危险 高压侧接地故障引起的部分零序电压 经升压变压器的电容效应 分压传递到低压侧 其数值的大小取决于变压器变比 高压侧接地方式 故障点位置 变压器中性点接地与否 发电机及变压器的电容量等因素 第二种高阻接地类型 发电机中性点经高阻接地柜 发电机中性点不接地和直接接地 最简便的方法是发电机中性点不接地 可减少发电机中性点设备 当发生一点接地时 定子接地电流小 可以带故障运行一段时间 规定为2小时 但不能限制定子接地弧光过电压 一般10MW以下机组 可以满足发电机电压回路对地电容电流的要求 采用不接地方式 在这种情况下 接地故障的指示信号可以由三相五柱式电压互感器的开口三角线圈零序电压给