消弧线圈讲课.ppt

消弧线圈的调度运行 薛曙光2009年7月 第一节系统中性点接地方式 系统中性点接地方式类型单相接地故障与其他故障的区别小电流接地系统单相接地的危害单相接地危害的对策 系统中性点接地方式 在以三相交流输电为主的交流电路中 当三相交流电经变压器中性点直接接地时 此时若发生单相接地故障 因为接地短路电流很大 因此称之为大电流接地系统 如我国110kV及以上电压等级的电网均采用大电流接地系统 这种系统的接地电阻应小于或等于0 5 系统中性点接地方式 在以三相交流输电为主的交流电路中 变压器中性点不接地或中性点经消弧线圈接地 此时当发生单相接地故障时 由于不能构成短路回路 接地故障电流往往很小 有时甚至比负荷电流还小 因此这种系统被称之为小电流接地系统 如我国6 6 35kV的电网均为小电流接地系统 系统中性点接地方式 在我国 通常采用以下几种方式接地 1 110kV及以上电压等级的高压电网和380V 220V供电网采用直接接地方式 2 63kV电压等级的电网采用消弧线圈接地方式 3 35kV电压等级的电网采用不接地或消弧线圈接地方式 4 10kV 6kV电压等级的电网采用不接地方式 单相接地故障与其他故障的区别 单相接地 接地相电压降低在0 相电压之间 非故障相电压升高在相电压 线电压之间 线电压不变 有接地信号 PT高压熔断器熔断一相 熔断相电压降低 但不为零 未熔断相电压不升高 与熔断相相关的线电压降低 有接地信号 PT低压熔断器熔断一相 熔断相电压降低 但不为零 未熔断相电压不升高 与熔断相相关的线电压降低 无接地信号 系统谐振 相电压一相降低 两相升高 超过线电压 三相同时升高 超过线电压 三相轮流升高 超过线电压线 有时发系统接地信号 小电流接地系统单相接地的危害 弧光接地过电压的危害当电容电流一旦过大 接地点电弧不能自行熄灭 当出现间歇性电弧接地时 产生弧光接地过电压 这种过电压可达相电压的3 5倍或更高 它遍布于与故障点有直接电气连接的整个电网中 并且持续时间长 可达几个小时 它不仅击穿电网中的绝缘薄弱环节 而且对整个电网绝缘都有很大的危害 接地电流引起爆炸杂散电流可能产生火花 引燃瓦斯爆炸 小电流接地系统单相接地的危害 造成接地点热破坏及接地网电压升高单相接地电容电流过大 使接地点热效应增大 对电缆等设备造成热破坏 该电流流入大地后由于接地电阻的原因 使整个接地网电压升高 危害人身安全 交流杂散电流危害电容电流流入大地后 在大地中形成杂散电流 产生电化学反应 腐蚀水管等地下金属管线 当有人误触带电部位时 由于受到大电流的烧灼 加重了对触电人员的伤害 甚至伤亡 单相接地危害的对策 3kV 10kV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35kV 66kV系统 单相接地电容电流大于10A 3kV 10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统 电压为3kV和6kV时 单相接地电容电流大于30A 电压为10kV时单相接地电容电流大于20A 3kV 10kV电缆线路构成的系统 单相接地电容电流大于30A 3kV 10kV具有发电机的系统 发电机内部发生单相接地故障不要求瞬时切机时 如单相接地电容电流大于前三项中的相应值 经消弧线圈接地方式的优点 供电可靠性高 由于接地电流很小 其电弧可以瞬时自行熄灭 对单相永久性接地故障 允许在一定时间内带故障运行 避免了过多的跳闸现象 对人身及设备的安全性较好 由于单相接地时的故障点电流很小 跨步电压和接触电压都比较低 使人身伤亡和弱电设备的损坏率都显著降低 接地电流小 对附近通讯线路的干扰极小 电弧重燃的次数大为降低 从而使高幅值的过电压出现的概率减小 第二节消弧线圈的补偿 消弧线圈的补偿原理消弧线圈的补偿方式单相接地电流的计算消弧线圈的安装 消弧线圈的补偿原理 消弧线圈的作用有两个 一是大大减小故障点接地电流 二是减缓电弧熄灭瞬时故障点恢复电压的上升速度 消弧线圈是1台带有间隙的分段铁芯的可调电感线圈 其伏安特性组对于无间隙铁芯线圈来说是不易饱和的 消弧线圈的铁芯和线圈均浸在绝缘油中 外形与单相变压器相似 消弧线圈的补偿原理 消弧线圈的补偿原理 消弧线圈接地补偿装置的原理接线图 消弧线圈的补偿原理 消弧线圈的补偿原理 消弧线圈的脱谐度v表征偏离谐振状态的程度 可以用来描述消弧线圈的补偿程度 消弧线圈的补偿方式 工程上用脱谐度V来描述调谐程度 当V 0时 称为全补偿当V 0时 称为为欠补偿当V 0时 称为为过补偿 脱谐度一般在 5 以内 消弧线圈的补偿方式 从发挥消弧线圈的作用上来看 脱谐度的绝对值越小越好 最好是处于全补偿状态 即调至谐振点上 但是在电网正常运行时 将产生各种谐振过电压 如煤矿6KV电网 当消弧线圈处于全补偿状态时 电网正常稳态运行情况下其中性点位移电压是未补偿电网的10 25倍 这就是通常所说的串联谐振过电压 除此之外 电网的各种操作 如大电机的投入 断路器的非同期合闸等 都可能产生危险的过电压 所以电网正常运行时 或发生单相接地故障以外的其它故障时 小脱谐度的消弧线圈给电网带来的不是安全因素而是危害 综上所述 当电网未发生单相接地故障时 希望消弧线圈的脱谐度越大越好 最好是退出运行 消弧线圈容量的确定 消弧线圈容量应主要根据系统单相接地故障时电容电流的大小来确定 并应留一定裕度 式中Q 消弧线圈的容量 kV A Un 系统标称电压 kV Ic 对地电容电流 A 对于改造工程 Ic应以实测值为依据 对于新建工程 则应根据配电网络的规划 设计资料进行计算 计算系数K 一般采用过补偿 K取1 35 单相接地电流的计算 配电网的电容电流确定 主要有2种方法 a 进行实际测量 利用中性点外加电容法 增量法等 可以比较有效地将电容电流测出来 且对系统没有任何影响 b 根据配电网参数估算电容电流 主要包括有电气连接的所有架空线路 电缆线路 变压器以及母线和电气的电容电流 单相接地电流的计算 架空线路的电容电流近似估算公式为 无架空地线 Ic 2 7 Ue L 10 有架空地线 Ic 3 3 Ue L 10 同杆双回架空线电容电流 Ic2 1 3 1 6 Ic 1 3 对应10KV线路 1 6 对应35KV线路 Ic 单回线路电容电流 式中L为线路的长度 km Ic为线路的电容电流 A Ue为额定电压 kV 一般夏季比冬季电容电流增值10 左右 单相接地电流的计算 电缆线路的电容电流近似估算公式 10kV电缆线路 Ic 95 1 14S Ue 2200 0 23S 6kV电缆线路 Ic 95 2 84S Ue 2200 6S 上式中 S为电缆截面 mm Ic为线路的电容电流 A Ue为额定电压 kV 上述公式主要适用于油浸纸电力电缆 对于目前采用较多的交联聚乙烯电缆 其每km的对地电容电流根据制造厂提供的参数比油浸纸电力电缆的大20 左右 单相接地电流的计算 变电设备增加电容电流的计算 6kV配电装置增加电容电流18 10kV电缆线路增加电容电流16 35kV电缆线路增加电容电流13 消弧线圈的安装要求 消弧线圈的安装地点 应根据地区的实际电网的具体情况来决定 但要保证电网在任何运行方式下 都能满足过补偿运行的要求 并考虑系统的发展 不应将多台消弧线圈集中安装在电网的某一处 应分散安装在网络中的各个供电中心 这样不仅可以分区运行 而且在发生单相接地故障时 不致使大部分网络失去消弧线圈的补偿 在供电网络内应尽量避免只安装一台消弧线圈运行 消弧线圈的安装要求 消弧线圈的外部接线是上端经刀闸与变压器中性点相联结 下端与发电厂 变电站的接地网相联结 应当指出 并不是任何一台变压器的中性点 都能接消弧线圈 在选择装消弧线圈的变压器时 一方面要考虑和消弧线圈串联的变压器的阻抗 另一方面还要考虑因接入消弧线圈而使变压器过负荷的条件 以下几条可供参考 消弧线圈的安装要求 在Y 接线的变压器 消弧线圈的电流是流过变压器线圈的 因变压器有一个接成三角形的线圈 无论磁路的结构如何 在这个线圈中 一定会出现抵消零序电流的环流 所以 消弧线圈的容量 不大于该变压器额客容量的 时 变压器不会受到任何不利的影响 消弧线圈的安装要求 对于Y Y 接线的三线圈变压器 因考虑三线圈变压器的容量比 为满足变压器 h过负荷 的规定 则消弧线圈的容量 不得大于三线圈变压器的任一线圈的容量 一般选择消弧线圈的容量为不大于该变压器容量的1 3 消弧线圈的安装要求 对Y Y接线的三相内铁型变压器 因考虑到受零序电压降和铁壳损失的限制 一般消弧线圈的容量 不宜大于变压器额定容量的 Y Y接线的单相变压器组或外铁型三相变压器 因其零序阻抗很大 不应将消弧线圈接在这种变压器的中性点上 第三节消弧线圈的调度运行 消弧线圈的调度管理消弧线圈的运行规定消弧线圈的倒闸操作消弧线圈的异常处理 消弧线圈的调度管理 建立台帐包括消弧线圈型号 容量 分头对应电流 投运日期 是否自动跟踪补偿 连接设备及实测补偿电流等 35kV及以下等级线路的型号 长度 架空 电杆为钢筋混凝土 金属杆塔或非钢筋混凝土 金属杆塔 或电缆等 消弧线圈实测补偿电流 系统电容电流实测值 各县调 监控中心按调度管辖范围向地调报送所属35kV及以下等级线路参数 如线路新投或改造 则在送电前7天报送台帐相关内容 各县调 监控中心宜应建立所辖消弧线圈管理台帐 消弧线圈的调度管理 实测电流1 生产部负责组织各站电容电流的实测工作 每1年测试一次 当系统的分路明显增减而电容电流改变时应及时进行测试 并将测试结果报调度所 2 生产部负责组织消弧线圈铭牌补偿电流的实测复核工作 每2年测试一次 并将测试结果报调度所 消弧线圈的调度管理 调度划分1 220kV变电站消弧线圈属地调调度管辖 站用变压器属地调同意 变电站管理设备 2 110kV变电站35kV消弧线圈 接于地调调度管辖的主变中性点由地调调度 接于县调调度管辖的主变中性点消弧线圈由县调调度 地调许可 3 35kV以下消弧线圈 该系统仅接有用户出线时列入站管设备 仅接有同一县调管辖出线的消弧线圈由县调调度 接有不同县调管辖出线或部分用户出线的消弧线圈由地调调度 消弧线圈的调度管理 分级管理1 地调调度管辖消弧线圈的变电站出线方式需要改变时 线路所辖单位 县调 配调 监控中心或用户 于出线方式改变前通知地调 地调值班员计算电容电流 并参照实测电容电流调整消弧线圈分头 2 地调许可的消弧线圈当出线方式需要改变时 县调 配调 监控中心或用户于出线方式改变前必须征得地调许可 3 消弧线圈检修列入月度检修计划 消弧线圈的运行规定 消弧线圈的调整应以过补偿运行为基础 由于消弧线圈容量的限制或在特殊运行方式下 允许采用欠补偿运行 但必须事先进行断线过电压的验算 使可能出现的最大中性点位移电压 不超过相电压的 中性点位移电压小于15 相电压时 允许消弧线圈长期运行 消弧线圈的运行规定 在网络中同时有几台消弧线圈并联运行时 当网络发生单相接地 通过故障点的电感电流IL为各个消弧线圈的算术和 应满足以下几点要求 正常情况下 需要调整消弧线圈的补偿电流时 只调整一个消弧线圈的抽头 就能满足所需调整的需要 要满足系统的主要部分 在分区运行时 都应处在过补偿运行状态 消弧线圈的调整 还应考虑到在系统发生单相接地时 流经故障点的残流越小越好 一般不应大于 A 中性点位移电压 在正常运行时 不应超过相电压的 特殊情况下 一小时内不得超过相电压的 发生接地故障时 不得超过相电压的 脱谐度一般不大于 消弧线圈的运行规定 消弧线圈的调整应以过补偿运行为主 在下列情况下允许欠补偿运行 消弧线圈容量不足时 网络中部分消弧线圈检修等情况下网络分区运行时 消弧线圈的倒闸操作 1 有关消弧线圈的一切操作 包括分头调整 均需得到值班调度员的指令或许可后方能进行 2 在系统发生单相接地故障时 禁止用刀闸断开消弧线圈 因为消弧线圈是经刀闸与变压器中性点相联接的 在系统接地情况下 拉开中性点刀闸 将会造成带负荷拉刀闸 消弧线圈的倒闸操作 不能将消弧线圈同时接于两台变压器中性点上运行 只能接于一台变压器中性点上运行 若消弧线圈需要从一台变压器中性点 转入另一台变压器中性点上运行时 应先将消弧线圈从原运行变压器上断开 再投入到另一台运行中变压器上 在这种情况下 当母联开关断开两台主变解列运行时 任一母线网络发生单相接地 其零序电压将直接转移到无故障的母线网络 使无故障网络的三相电压依次在0 2U之间交替变化 消弧线圈的倒闸操作 原运行中的变压器 代有消弧线圈运行 现在需要将原变压器停止运行 备用变压器投入运行 其消弧线圈的操作 应遵守下列程序 投入备用变压器 使其运行正常 将消弧线圈从原变压器中退出运行 将消弧线圈投入到新加入运行的变压器中性点上运行 原变压器停止运行 消弧线圈的倒闸操作 在过补偿运行方式下 输配电线路投入与退出 其消弧线圈的操作 应遵守下列程序进行 增加系统运行线路长度时 即投入线路 应在线路未投入前 先将消弧线圈退出运行 待消弧线圈抽头调到需要的新位置上 由小调大 投入消弧线圈 最后再投入待运行的线路 减少系统运行线路长度时 即退出线路 应先将需要退出的线路停止运行 然后将消弧线圈退出运行 待消弧线圈抽头调到需要的新位置上 由大调小 再投入消弧线圈 消弧线圈的倒闸操作 在欠补偿运行方式下 输配电线路投入与退出 其消弧线圈的操作 应遵守下列程序进行 增加系统运行线路长度时 即投入线路 应先将需要投入的线路加入运行 然后将消弧线圈退出运行 待消弧线圈抽头调整到需要的新位置上 由小调大 再投入消弧线圈 减少系统运行线路长度时 即退出线路 应在所需停运的线路未停运前 先将消弧线圈退出运行 待消弧线圈抽头调到需要的新位置上 由大调小 投入消弧线圈 最后再退出所需停运的线路 消弧线圈的倒闸操作 1 主变压器和消弧线圈装置一起停电时 应先拉开消弧线圈的隔离开关 再停主变 送电时相反 2 对于装有 kV消弧线圈的变电站 其 kV配电路线经刀闸 负荷开关或产气开关进