任务5-1.1电压互感器柜（PT柜）绝缘检测电路的接线与调试

任务5-1电压互感器柜（PT柜）绝缘检测电路的接线与调试

课程前导PT柜中有哪些高压器件？PT柜的作用是什么？电压互感器是何种方式接线？电力系统中性点的运行方式任务5-1电压互感器柜（PT柜）绝缘检测电路的接线与调试1.知识目标（1)掌握电力系统中性点的运行方式与特点。（2)会对PT柜绝缘监测电路、单相接地保护电路进行原理分析。（3)会对电能测量电路进行原理分析。任务5-1电压互感器（PT柜）绝缘监测电路的接线与调试数学目标：2.能力目标（1)能够现场认识PT柜中装设的高压器件。（2)具有识读PT柜绝缘监测电路图能力。

（3)能够看图正确接线、调试，并具备排查故障的能力。（4)具备团队协作精神、项目组织实施与语言表达能力。一、电压互感器(PT)柜器件的认识与PT柜的作用

（1）图(a),图(b)分别是固定式开关柜和手车式开关柜，图中的PT柜为电压互感器（PT)柜。请用前面所学知识，回答PT柜中有哪些高压器件？有何作用？（a)固定式开关柜（b)手车式开关柜（a)固定式开关柜（b)手车式开关柜（2)电压互感器是何种方式接线？通过思考，图(a)中有：高压隔离开关、高压熔断器、电压互感器，避雷器和带电昱示器。图(b)中有：高压熔断器、电压互感器，避雷器和带电显示器。电压互感器二次接线采用Y0/Y0/开口三角形方式。其二次回路所接电路为绝缘监视电路。当电缆线或架空线路发生单相接地故障时，变电室的电压互感器（PT)柜中装设的绝缘监视电路动作，只发出报警信号，高压断路器不跳闸；同时PT柜还监测运行线路的电压。这就是PT柜的作用在这个任务中我们不仅要学习绝缘监控电路及其相关的专业理论知识，还有电力系统中性点的运行方式、特点及运行规定。电力系统的中性点是指星形接线的发电机或变压器的中性点。电力系统中性点有三种运行方式：(1)中性点不接地；(2)中性点经阻抗接地；(3)中性点直接接地。如图所示：二、电力系统中性点的运行方式及特点图示电力系统运行方式a)中性点不接地（b)中性点经消弧线圈接地（c)中性点经阻抗接地（d)中性点直接接地

中性点不接地系统、中性点经消弧线圈或阻抗接地系统，总称为小电流接地系统。中性点直接接地系统称为大电流接地系统。中性点运行方式的不同选择，取决子发生单相接地故障时的电力系统供电的可靠性和线路上电气设备的绝缘要求。1.中性点不接地电力系统1）系统正常运行的情况图示中性点不接地电力系统

在中性点不接地电力系统中，若高压线路采用架空线路输电，由于三相线路的相与相之间、相与地之间存在着分布电容，相与相之间的分布电容可忽略不计，则每一相与地的分布电容分析时可视为相等，每一相对地分布电容可以用集中电容C来表示，如图所示。即相对地电容电流也对称，故没有电流在大地中流动。XC为相对地电容的容抗，则ÌCO.A+ÌCO.B+ÌCO.C=0因为电力系统正常运行，三相的相电压示对称的，即ÙA+ÙB+ÙC=01）系统正常运行的情况每一相对地电压均为相电压，故相对地电压也是对称的，即ÙA+ÙB+ÙC=0每一相对地电容电流分别为ÌCO.A、ÌCO.B、ÌCO.C、，则有ÌCO.A=ÙA/XC、ÌCO.B

=ÙB/XC、ÌCO.C=ÙC/XC图示中性点不接地电力系统可得到下列结论：（1)当发生C相单相接地故障时，故障相对地电压为0,正常相对地电压升为线电压。（2)相对地电压不对称，即Ù´A+Ù´B+Ù´C≠0（3)相对地的电容电流也不对称，有单相接地电流在大地中流动。假设C相发生接地故障，如图所示2）系统发生单相接地故障发生单项接地故障的中性点不接地系统相对地电压分别用Ù´A

、Ù´B

、Ù´C来相表示，则C相对地电压为，即Ù´C=0A相对地电压为Ù´A=ÙAC（线电压）相对地电压不对称，即Ù´A+Ù´B+Ù´C≠0B相对地电压为Ù´B=ÙBC（线电压）工程中，单相接地电容电流ÌC通常用经验公式来计算：2）系统发生单相接地故障IC=UN(LJK+35LDL)/350（2-1）式中：Ic为单相接地电容电流，单位为A;UN为电网额定电压，单位为kV;LJk为与UN连接的架空线的长度，单位为km;LDL为与UN连接的电缆线的长度，单位为km。

由式（2-1）可以看出，发生单相接地故障时，电缆线输电要比架空线路产生的接地电容电流要大，电缆线输电距离越长，产生的接地电容电流就越大。接地电容电流越大，接地故障便易在接地点产生间歇电弧，且不能自行熄灭，时间长了会造成以下影响：第一，易产生的R、L、C串联谐振过电压（因为线路可看成R、L、C组成的串联电路），给线路绝缘薄弱的地方造成一定的危害；第二，若另一相也发生单相接地故障，这样就易形成两相短路，且两相短路的电流很大，易烧毁线路设备。综上所述，国家电力运行规定：中性点不接地电力系统，当发生单相接地故障时。可以暂时运行的时间不超过2个小时。

为了监控单相接地故障，使变电站的值班人员及时发现和处理接地故障，中性点不接地电力系统，还需要装设绝缘监测装置和单相接地保护装置，绝缘监测装置动作于报警，单相接地保护装置动作于高压断路器跳闸，切除故障。

中性点不接地电力系统的运行方式适用于10kV系统、部分35kV系统。2）系统发生单相接地故障

当10kV系统中单相接地电容电流大于30A,35kV系统中单相接地电容电流大于10A时。可采用中性点经消弧线圈或阻抗接地方式。2.中性点经消弧线圈接地电力系统1)中性点经消弧线圈接地电力系统的适用条件2)消弧线圈的消弧原理

消弧线圈是一个可调的铁心电感线圈，阻值很小，感抗很大。中性点经消弧线圈接地电力系统如下图所示。图示

中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地时

a)电路图b)相量图

a)b)

消弧线圈是通过调节铁芯气隙和线圈匝数，改变感抗值，从而改变消弧线圈电流的消弧线圈电流用来抵消单相接地电容电流，从而使接地电容电流减小到起弧的最小电流值，使电弧自行熄灭。具体分析如下：

当发生单相接地故障（如C相接地）时，消弧线圈的电压为

ÙC,使消弧线圈产生的电流为ÌL。若忽略消弧线圈的电阻，将消弧线圈看成是理想纯电感线圈，则纯电感线圈上的电压ÙC超前电流ÌL900。

C相弧光接地，C相输电线路与大地之间有分布电容，可用集中电容C来表示，即C相线路对大地可以看成是纯电容。因为是纯电容负载，所以其电流ÌC应超前电压ÙC900。

由图(b)可以看出。接地电容电流ÌC与补偿电流（消弧线圈电流）ÌL方向相反。补偿电流可以抵消ÌC，从而实现减小接地电容电流ÌC的作用，若｜ÌL十ÌC｜﹤起弧最小电流，则电弧能完全消除。这就是消弧线圈的消弧原理。图示

中性点经消弧线圈接地的电力系统发生单相接地时

a)电路图b)相量图

a)b)在实际应用中，通过调节消弧线圈，就可以改变ÌL的大小；利用ÌL可以抵消ÌC,从而减小接地电容电流。当接地电容电流小到起弧的最小电流值时，单相接地故障在接地点产生的电弧可以自行熄灭，这就避免了断续电弧、谐振过电压的发生。若ÌL的大小与ÌC的大小正好完全相等，则称为全补偿：若ÌL的大小大于ÌC的大小，则称为过补偿；若ÌL的大小小于ÌC的大小，则称为欠补偿。由此可见·手动调节消弧线圈进而补偿接地电容电流，存在着过补偿或欠补偿问题。故实际中常采用自动跟踪补偿技术，装设自动跟踪补偿装置。当发生单相接地故障时，由于中性点经消弧线圈接地系统和中性点不接地系统的接地电容电流均较小，故上述两个系统也称为小电流接地系统。中性点经消弧线圈接地电力系统同中性点不接地电力系统。故障相对地电压为零；另两相对地电压升高为线电压（3倍的相电压）；线路的三个线电压不变；电力运行规程规定可运行2个小时；工程上计算单相接地电容电流也同中性点不接地电力系统。3)当发生单相接地故障时的电压为了监控单相接地故障，使变电站的值班人员及时为了接地故障，中性点经消弧线圈接地电力系统，要装设绝缘监测装置或单相接地保护装置，绝缘监测装置动作于报警，单相接地保护装置动作于高压断路器跳闸，切除故障。系统正常运行，由于三相系统对称的，三相电流也是对称的，即4）系统正常运行的情况相对地电压也是对称的，即ÙA+ÙB+ÙC=0ÌA+ÌB+ÌC=0故中性点电流为零，消弧线圈中没有电流流过（相当于中性点不接地电力系统）。

110KV及以上高压、超高压（330KV及以上，1000KV以下）电力系统中性点采用直接接地方式；220V/380V低压配电系统也可采用中性点直接接地方式3.中性点直接接地电力系统1）中性点直接接地电力系统的适用条件

2)中性点直接接地电力系统如图3-2-1所示。若系统正常运行，三相电压平衡，中性点电位为零，则相对地电压就是相电压。若发生单相接地故障(电缆线绝缘破坏或架空线遭雷击使得C相接地)，则会形成单相对地短路，可用k(1)来表示，单相短路电流用Ik(1)来表示。图3-2-1中性点直接地电力系统

由于单相短路的电流很大，线路装设的短路保护装置使得高压断路器跳闸或高压熔断器熔断，切除短路故障。因为单相接地短路电流较大，故此系统也称为大电流接地系统。

单相接地短路时，故障相对地电压为零，另两相(正常相)