配电网中性点接地方式与配电设备.pdf

2012/12/141配电网中性点接地方式与配电设备侯义明中国电力科学研究院1配电网中性点接地方式配电网中性点接地方式1配电网设备配电变压器配电网设备配电变压器2 2配电网设备配电开关配电网设备配电开关3 3配电网设备其他设备配电网设备其他设备4 42012/12/142配电网中性点接地方式接地主要分为两类，即工作接地和保护接地。工作接地的目的是：保证电力系统在正常工作及故障情况下具有适当的运行条件。保证电力设备绝缘所要求的工作条件。保证继电保护和自动装置及过电压保护装置的正常工作。通常工作接地是通过电气设备的中性点来进行的，所以被称为中性点接地。电力系统的中性点接地方式主要有三种：不接地，直接接地和经阻抗接地。小电流接地系统与大电流接地系统的划分标准是零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于3，而其零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大于1。保护接地是指将一切在正常工作时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分接地，以保证工作人员的安全。3中压配电网中性点接地方式接地方式是配电网关注的关键技术问题之一是一个综合的技术经济问题。考虑问题的角度很重要：供电企业：对配电网运行管理的影响用户角度：供电可靠性、电能质量（电压骤降）考虑运行方式：满足N-1要求的场合可采用小电阻接地42012/12/143在配电网中单相接地的故障占75%以上，中性点接地方式是一个涉及许多方面的综合性问题，选择中性点接地方式主要考虑下列几个问题：电气设备和线路的绝缘水平。直接接地比不直接接地绝缘水平可降低20%，设备造价也可降低20%。供电的可靠性与故障范围。直接接地系统在发生单相接地时产生接地短路电流断路器跳闸。不直接接地系统在接地后可以工作一段时间，这样供电可靠性高，停电范围小。继电保护工作的可靠性。不直接接地系统，在发生接地时接地电流比负荷电流小得多，实现选择性的保护是比较困难的。国内中压配网中性点接地方式国内中压配网中性点接地方式建国初期至上世纪80年代，我国完全参照了前苏联的规定，对366kV电网中性点主要采用不接地或经消弧线圈接地方式。上世纪80年代，由于引进资金的限制,采用低绝缘强度的电缆,开始采用一些地区使用小电阻接地方式。自动跟踪补偿的消弧装置得到广泛应用，目前城市配电网主要是消弧线圈接地方式，农村主要是不接地方式。深圳、广州、北京、上海、天津等地的部分电缆网络采取了小电阻接地方式。62012/12/144对中压配网中性点接地方式的建议对中压配电网接地方式建议：对纯架空线路或混合线路且接地电容电流小于10A时，建议使用中性点不接地运行方式；对纯架空线路或混合线路且接地电容电流大 于10A且小于150A时，建议使用中性点经消弧线圈接地运行方式；对于电缆网络或混合线路且接地电容电流大于150A时，建议使用中性点经电阻接地运行方式。正确看待消弧线圈的作用正确看待消弧线圈的作用消弧线圈在发生单相接地故障时，可降低高幅值过电压出现的概率但并不能消除间歇性电弧过电压，尤其是接地瞬间电弧过电压。消弧线圈可使发生接地故障时燃弧时间大为缩短，减少重燃的次数，达到熄灭电弧的目的，而不能根除接地电弧的产生。消弧线圈在单相接地故障时只能补偿接地电容电流中的工频分量，而不能补偿残流中的谐波分量。消弧线圈在单相接地故障时只能补偿接地电流中的无功分量(电容电流),不能补偿接地残流中的有功分量。82012/12/145低压配电系统的接地（一）接地制式的基本组成1、电气设备接地系统的组成部分地线（L）中性线(N)保护中性线(PEN)电源接地点人工接地点9（二）接地制式的分类接地制式按配电系统和电气设备不同的接地组合来分类。按照IEC（国际电工委员会）规定，接地制式一般由两个字母组成，必要时可加后续字母。第一个字母表示电源接地点对地的关系：T（法文Terre的首字母）表示直接接地；I（法文Isolant的首字母）表示不接地（包括所有带电部分与地隔离），或通过阻抗与大地相连。第二个字母表示电气设备的外露导电部分与地的关系:T表示独立于电源接地点的直接接地；N（法文Neutre的首字母）表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相连接。低压配电系统的接地低压配电系统的接地102012/12/146后续字母表示中性线与保护之间的关系：C（法文Combinaison的首字母）表示中性线N与保护线PE合并为PEN线，S(法文Separateur的首字母)表示中性线与保护线分开,C-S表示在电源侧为PEN线，从某点分开为N及PE线。按接地制式划分的配电系统有:TNS、TNC、TNCS、TT、IT等。低压配电系统的接地（二）接地制式的分类（二）接地制式的分类11配电网中性点接地方式配电网中性点接地方式1配电网设备配电变压器配电网设备配电变压器2 2配电网设备配电开关配电网设备配电开关3 3配电网设备其他设备配电网设备其他设备4 42012/12/147电力变压器的作用和分类电力变压器的作用和分类作用：变压器是一种静止电器,它通过线圈间的电磁感应,将一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能.分类：按用途分有：升压变压器、降压变压器和特种变压器。按绕组数目分：单绕组（自耦）变压器、双绕组变压器、三绕组变压器和多绕组变压器。按相数分有：单相变压器、三相变压器和多相变压器。按铁心结构分：心式变压器和壳式变压器。按调压方式分：无励磁调压变压器和有载调压变压器 按冷却介质和冷却方式分：干式变压器、油浸式变压器和充气式变压器。电力变压器的基本结构电力变压器的基本结构基本结构：一、铁芯：变压器的主磁路，为了提高导磁性能和减少铁损，用厚为0.35-0.5mm、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。二、绕组：变压器的电路，一般用绝缘铜线绕制而成。三、绝缘套管：将线圈的高、低压引线引到箱外，是引线对地的绝缘，担负着固定的作用。四、油箱：油浸式变压器的器身浸在变压器油的油箱中。油是冷却介质，又是绝缘介质。油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。此外，还有储油柜、吸湿器、安全气道、净油器和气体继电器。2012/12/148变压器铭牌及技术参数变压器铭牌及技术参数（一）变压器的型号变压器的型号分两部分，前部分由汉语拼音字母组成，代表变压器的类别、结构特征和用途，后一部分由数字组成，表示产品的容量（KVA）和高压绕组电压（KV）等级。汉语拼音字母含义如下：第1部分表示相数。D单相（或强迫导向）；S三相 第2部分表示冷却方式。J油浸自冷；F油浸风冷；FP强迫油循环风冷；SP强迫油循环水冷。第3部分表示电压级数。S三级电压；无S表示两级电压 其他：O全绝缘；L铝线圈或防雷；O自耦（在首位时表示降压自耦，在末位时表示升压自耦）；Z有载调压；TH湿热带（防护类型代号）；TA干热带（防护类型代号）变压器技术参数变压器技术参数（二）额定容量（SN）额定容量是制造厂所规定的在额定工作状态（即在额定电压、额定频率、额定使用条件下的工作状态）下变压器输出的视在功率的保证值，以SN表示。额定容量通常是指高压绕组的容量；当变压器容量因冷却方式而变更时，则额定容量是指它的最大容量。（三）额定电流（I1、I2）变压器一、二次额定电流是指在额定电压和额定环境温度下使变压器各部分不超温的一、二次绕组长期允许通过的线电流，单位以A表示。2012/12/149变压器技术参数变压器技术参数（四）额定电压（UN）变压器的额定电压就是各绕组的额定电压，是指额定施加的或空载时产生的电压。一次额定电压U1N是指接到变压器一次绕组端点的额定电压值；二次额定电压U2N是指当一次绕组所接的电压为额定值、分接开关放在额定分触头位置上，变压器空载时二次绕组的电压（单位为V或KV）。三相变压器的额定电压指的均是线电压。一般情况下在高压绕组上抽出适当的分接头，因为高压绕组或其单独调压绕组常常套在最外面，引出分接头方便；其次是高压侧电流小，引出分接引线和分接开关的载流部分截面小，分接开关接触部分容易解决。变压器技术参数变压器技术参数（五）阻抗电压（短路阻抗）阻抗电压也称短路电压（Uz%），它表示变压器通过额定电流时在变压器自身阻抗上所产生的电压损耗（百分值）。用试验求取的方法为：将变压器二次侧短路，在一次侧逐渐施加电压，当二次绕阻通过额定电流时，一次绕阻施加的电压Uz与额定电压Un之比的百分数,即：Uz%=Uz/Un100%。正常运行时，阻抗电压少一些较好，因为阻抗电压过大时，会产生过大的电压降，而在变压器发生短路时，阻抗电压大一些较好，因可以限制短路电流，否则变压器经受不住短路电流冲击。2012/12/1410变压器技术参数变压器技术参数（六）空载电流（I0）变压器一次侧施加（额定频率的）额定电压，二次侧断开运行时称为空载运行，这时一次绕组中通过的电流称空载电流，它主要仅用于产生磁通，以形成平衡外施电压的反电动势，因此空载电流可看成也就是励磁电流。变压器容量大小、磁路结构和硅钢片的质量好坏，是决定空载电流的主要因素。（七）空载损耗（P0）空载电流的有功分量I0a为损耗电流，由电源所汲取的有功功率称空载损耗P0。空载损耗主要决定于铁心材质的单位损耗。变压器技术参数变压器技术参数（八）短路损耗（Pf）短路损耗变压器二次侧短接、一次绕组通过额定电流时变压器由电源所汲取的（亦即消耗的）功率（单位为W或KW）。（九）连接组别表示变压器各相绕组的连接方式和一、二次线电压之间的相位关系。符号顺序由左至右各代表一、二次绕组的连接方式，数字表示两个绕组的连接组号。一般的高压变压器基本都是Yn，Y,d11接线。在变压器的联接组别中“Yn”表示一次侧为星形带中性线的接线，Y表示星形，n表示带中性线；“d”表示二次侧为三角形接线。“11”表示变压器二次侧的线电压Uab滞后一次侧线电压UAB330度（或超前30度）。2012/12/1411现代城市配电网对电力变压器除应满足基本技术性能外，还有如下要求：（1）改变变压器的结构设计，选用优质材料和先进工艺，提高变压器的安全可靠性；（2）满足城市防灾需要，适应建筑物主体内、地下和易燃易爆环境中使用，变压器无油化；（3）满足环境保护要求，降低噪声，防止污油排放；（4）满足经济运行和节能的要求。新型变压器主要有:卷铁芯变压器非晶合金变压器全封闭变压器气体绝缘变压器干式变压器调容变压器电缆绕组变压器新型变压器新型变压器21卷铁芯变压器是用硅钢片带料，连续卷制的封闭形成铁芯，由于铁芯无接缝，导磁性能大大改善，空载电流平均下降70%、空载损耗平均下降30%、噪声下降710dB。与传统叠片式变压器相比较，有 以下七个显著特点：硅钢片连续卷制，铁芯无接缝，大大减少了磁阻，空载电流减少了60%80%，提高了功率因数，降低了电网线损，改善了电网的供电品质。连续卷绕充分利用了硅钢片的取向性，空载损耗降低20%35%。卷铁芯经退火工艺后，其导磁性能可恢复到机加工前的原有水平。卷铁芯结构成自然紧固状态，无需夹件紧固，避免了因铁芯加紧力所带来的铁芯性能恶化，损耗增加。新型变压器新型变压器卷铁芯变压器卷铁芯变压器222012/12/1412卷铁芯自身是一个无接缝的整体，且结构紧凑，在运行时的噪音水平降低到3045dB，保护了环境。因此，很适合于建筑物内和生活区安装使用。卷铁芯节约加工材料，硅钢片无横剪工序，边角废料少，材料利用率比S9型叠铁芯变压器高，在同容量下，铁芯重量大约下降10%左右，节约了原材料，性能价格比有较大提高。卷铁芯生产加工机械化程度高，生产效率比叠片铁芯生产率提高约2倍。卷铁芯变压器的缺点：一是铁芯退火工艺要求较高；二是铁芯卷绕和线圈绕制需要专用设备；三是铁芯和绕组维修较困难。新型变压器新型变压器卷铁芯变压器卷铁芯变压器23非晶合金铁芯变压器是用新型导磁材料非晶合金制作铁芯而成的变压器，它比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗下降75左右，空载电流下降约80，是目前节能效果较理想的配电变压器，特别适用于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方。新型变压器新型变压器非晶合金变压器非晶合金变压器242012/12/1413非晶合金