接地电流的危害及治理方法

1、接地电流的危害及治理方法第1页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四电力电缆第2页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四架空线第3页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四一 为什么要安装消弧线圈1. 中性点不接地供电系统图接地电流计算公式：第4页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四2. 接地电流对供电系统的危害 由于接地电流大，将使接地点附近的电缆温度剧增，使电缆的绝缘大大降低，由此将使绝缘击穿而造成两相或三相短路故障。 由于接地电流大，接地点的电弧不易自灭，电弧将可能断断续续地燃烧，很易引起间歇电弧过电压。理论和实践都证明，这

2、种间歇电弧过电压一般在2.13.2倍的额定相电压。 接地点电流大，将使接地线，尤其接地点处的接地线电位升高（接地点处接地线电位等于接地点处的接地电阻值乘以接地电流）。第5页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四二 消弧线圈的作用1. 中性点接地方式第6页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四2. 补偿电网的对地电容电流，使接地电流大大减少中性点经消弧线圈接地图第7页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四 接地电流波形接地电流测量原理图第8页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四中性点不接地情况 第9页，共66页，2022年，5月2

3、0日，0点38分，星期四消弧线圈接地情况 第10页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四二 消弧线圈的作用（续）有利于绝缘介质的恢复；有利于减小间歇电弧过电压（概率）；有利于降低接地点处的地线电位，减小对人身安全威胁及引爆瓦斯的可能性。第11页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四3. 故障相对地电压恢复速度下降消弧线圈的三种运行方式的故障录波。有利于绝缘介质的恢复，电弧更易熄灭；大大减少了PT及PT保险烧毁的可能性。第12页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四电阻接地第13页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四欠补偿第14页

4、，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四过补偿第15页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四全补偿第16页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四三 人为接地分流消弧装置由于故障点残流小，全补偿时故障点灭弧后恢复电压上升速度较不接地电网慢，不易重燃，因此间隙电弧过电压的机率大大降低。但消弧线圈1. 不能消除间隙电弧过电压，并且电网电容电流很大时一方面补偿容量大，成本高；2. 补偿调节范围要求大，使自动跟踪补偿速度降低。3. 有功电流、谐波电流不能补偿，仍影响着故障点电弧的熄灭；4. 接地保护将较不接地电网更难。第17页，共66页，2022年，5月20

5、日，0点38分，星期四人为接地分流消弧装置第18页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四四 各种消弧线圈简介1. 对消弧线圈的基本要求（评价标准）补偿效果好: 线性度高; 补偿调节（连续、断续）； 补偿波形（谐波尽量低）。调感（即调节补偿电流）的速度要快 运行维护简单: 高压调节、低压调节环境兼容性好，便于安装，噪声低.第19页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四调感补偿线性度要好，补偿效果好，补偿残流要小补偿效果好，补偿后残流小，这是安装消弧线圈的目的。影响补偿后残流大小的因素有三个：调节精度，显然，无级平滑调节精度优于有级分档调节精度；补偿电感伏安特性的线

6、性度；消弧线圈补偿电流的谐波含量。第20页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四调感（即调节补偿电流）的速度要快调感的快速性包含两个方面：快速输出补偿目标电流，使接地故障点的接地故障电流以最快的速度降至最低，使接地故障电弧尽快熄灭，提高消弧线圈的动作成功率；接地故障消除后，消弧线圈尽快恢复原态，以避免引起谐振，威胁配电网的绝缘安全。第21页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四2. 消弧线圈的控制方式（属于中性点接地方式）随调式 （消弧线圈接地）预调式 （消弧线圈并电阻接地）第22页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四随调式第23页，共66页，

7、2022年，5月20日，0点38分，星期四预调式（1）第24页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四预调式（2）第25页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四预调式（3）第26页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四3. 消弧线圈的种类调匝式固定补偿消弧线圈柱塞式（调气隙）自动补偿消弧线圈有载开关调匝式自动补偿消弧线圈磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈调容式自动补偿消弧线圈三相五柱式自动补偿消弧线圈高短路阻抗式自动补偿消弧线圈第27页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四4 调匝式固定补偿消弧线圈第28页，共66页，2022年，5

8、月20日，0点38分，星期四5 柱塞式（调气隙）自动补偿消弧线圈第29页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四6 有载开关调匝式自动补偿消弧线圈第30页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四7 磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈偏磁式消弧线圈原理示意图第31页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四7 磁饱和式（偏磁式）自动补偿消弧线圈第32页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四8 调容式自动补偿消弧线圈第33页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四9 三相五柱式自动补偿消弧线圈三相五柱式消弧线圈结构图第34页，共

9、66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四9 三相五柱式自动补偿消弧线圈第35页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四第36页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四三相五柱自耦直流助磁式第37页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四10 高短路阻抗式自动补偿消弧线圈第38页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四调感补偿线性度 从消弧线圈补偿电感的性质来看，三相五柱式、高阻抗短路变压器式和多短路阻抗值接地变压器式消弧线圈的调感线性度最好。三相五柱接地变压器式消弧线圈的补偿电感主要是外接电感，因此，只要外接电感是完全线性的，则

10、补偿电感也就是完全线性的；后两者调节电抗本质上都是变压器的漏抗，变压器的漏抗是完全线性的，因此，消弧线圈的补偿电感也是完全线性的。可调气隙式、带载自动调抽头式和可控硅投切电容式在零序磁路中也设计有较大的气隙，因此，调感的线性度也是很好的。而可控饱和电抗器和阀式消弧线圈是靠电抗铁心的饱和程度来改变电感的，因此，补偿线性度较差，虽可采取一些措施予以改进，但不可能做到完全线性。第39页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四多短路阻抗值接地变压器式消弧线圈 第40页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四谐波含量及补偿后残流 控制该消弧线圈补偿电流中的谐波大小有两条思路：

11、增加滤波电路，滤去某些次谐波。谐波电流的成分主要是3次（13.87%）和5次（5.04%）。在二次并联一滤波电路，为谐波电流提供一个通路，就可以消除补偿电流中的谐波。高阻抗短路变压器消弧线圈采用了这种思路。尽量少产生谐波。可有两种方法： 减小晶闸管相控细调补偿电流的范围，三相五柱式消弧线圈采用了这种方式。 减小控制角，以减少谐波含量 第41页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四预调式（3）第42页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四第43页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四基波补偿电流和谐波电流的分布 第44页，共66页，2022年，5月

12、20日，0点38分，星期四调感速度对于随调式消弧线圈，电网正常运行时，消弧线圈远离谐振点，为使消弧线圈发挥应有的作用，当电网发生单相接地故障时，必须使消弧线圈快速进入全补偿状态，以便接地故障点的故障电流尽快降下来，尽快灭弧。可见，消弧线圈补偿电流的调节速度对随调式消弧线圈是至关重要的。本消弧线圈实质上是直接调感式，理论上没有延时。实际运行中，消弧线圈有一个判断电网有单相接地故障，并发出指令让消弧线圈进入全补偿的过程。判断电网是否有单相接地故障简单而又可靠的方法是判断电网零序电压的大小。实践证明510ms的时间就能准确判断。 第45页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四调感速度

13、 第46页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四补偿电流调节宽度提高消弧线圈的设计调节宽度将影响消弧线圈的制造成本和影响某些性能:对磁饱和式消弧线圈，将使调感的线性度变差、补偿电流谐波含量提高；对高阻抗短路变压器式和三相五柱式消弧线圈，将使补偿电流谐波含量提高，同时，也增加制造成本。对调匝式消弧线圈，则要求增加调匝档位，增加控制成本；对调容式消弧线圈，需要增加电容量并增加调容档位，增加控制成本。第47页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四补偿电流调节宽度 消弧线圈的调节宽度可从两方面来考虑：一是保证消弧线圈补偿电流的调节范围有足够宽度，足以覆盖电网可能得对地电

14、容电流的变化范围。对接地电流不是很大（5070A以下）的电网，补偿电流的调节宽度3040A足以。对接地电容电流较大的电网，由于一个或数个开闭所同时停电，可能造成接地电容电流有较大的变化范围，消弧线圈的调节宽度应该设计宽些。但我们不主张在这种情况下使用大容量宽调节范围的消弧线圈集中补偿，因为这样既不利于降低消弧线圈补偿后的残流，不利于提高消弧线圈动作的成功率，同时也不利于降低消弧线圈补偿系统的成本，不利于消弧线圈补偿系统的运行维护，不利于提高消弧线圈补偿系统的工作可靠性。 第48页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四运行维护和制造成本 就运行维护而言，带载调抽头式和三相五柱式运

15、行维护量小。可调气隙式，由电动机拖动涡轮涡杆调节电抗器的气隙，机械结构复杂，且当有接地性故障时，消弧线圈有电流产生磁力有可能使电动机过载而损坏。可控饱和电抗器式消弧线圈需要一个直流电源给饱和电抗器一个激励电流，这一方面增加了消弧线圈的损耗，易使消弧电抗器发热，缩短寿命，另一方面，增加了控制设备的复杂度，提高了制造成本，增加了控制设备的维护难度。第49页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四11 性能比较 性 能调感方式线性度调感连续 性补偿效果补偿电流波形发热损耗噪声维护可调气隙式好好好好小大难带载抽头好差较好好小小易可控饱和电抗器差好差差大较大较难三相五柱式好好好较好小小易第

16、50页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈 的特点无需接地变压器的消弧线圈我国6-10kV电网变压器几乎都是三角形联结，没有中性点，而消弧线圈要安装在电网中性点和地之间，因此，为了安装消弧线圈，不得不安装一个比消弧线圈更为昂贵的接地变压器。 第51页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四第52页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈 的特点1）调感线性度好。消弧线圈的补偿电感在（01.15）UN的电压下始终工作在线性段。2）调感速度快。消弧线圈是直接调感式，响应速度快，因此，既可以

17、采用预调式控制，也可以采用随调式控制，控制方式适应性强。3）补偿电流中谐波含量低、补偿电流无级连续可调、补偿后残流小。第53页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈 的特点4）消弧线圈整体制造成本低、构简单、易于维护。我国6kV和10kV配电网变压器绝大多数是三角形结线，没有中性点，该消弧线圈同时具有接地变压器和消弧线圈双重功能，安装时省去了接地变压器，这样，不仅使整个消弧线圈系统结构简单、工作可靠性高、便于安装及维护，并且，在同样的额定补偿电流条件下，还有整体安装容量最低，安装占有空间最小，因而安装造价最低的优点。第54页，共66页，2022年

18、，5月20日，0点38分，星期四多短路漏抗值接地变压器式消弧线圈 的特点5）安全性好。所有调节控制元件均在二次低压侧，并且，消弧线圈的特殊结构使它的一次线圈与二次线圈或是分立在不同的铁心柱上、或是同一柱的不同位置上，一、二次线圈没有同心安装，这样，一方面保证了不可能因绝缘击穿一次高压串到二次低压线圈来，另一方面极大地降低了一、二次线圈的耦合电容。因此，控制回路的工作安全性很高，杜绝了因一次高压串入二次控制回路，造成烧毁消弧线圈二次控制电路乃至烧毁变电所二次回路的恶性事故。同时，所有调节控制元件放在二次低压侧还有利于降低控制设备的成本第55页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四

19、户外安装油浸式三相五柱消弧线圈第56页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四一柜式安装集开关柜、自动跟踪补偿控制装置和三相五柱消弧线圈为一体的一跪式安装。开关柜是标准的GG1A尺寸。第57页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四干式高阻抗短路变压器式消弧线圈第58页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四第59页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四第60页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四五 消弧线圈的技术参数额定电压：6.3kV; 10.5kV; 37kV; 66kV额定补偿电流：30A; 50A; 75A; 80A; 100A额定容量：180kVA; 200kVA; 315kVA; 400kVA; 500kVA; 630kVA （相电压*额定补偿电流）第61页，共66页，2022年，5月20日，0点38分，星期四接地变压器的技术参数额定电压：6.3kV; 10.5kV; 37kV; 66kV额定容量：180kVA; 200kVA; 315kVA; 400kVA; 630kVA; 800kVA; 1000kVA 主要：接地变压