1、電 子 科 技 大 學畢 業 設 計（論 文） 論文題目：中性點不接地系統電容電流檢測方法及系統設計 學習中心（或辦學單位）：電子科技大學廈門學習中心指導老師： 漆強 職 稱： 講師 學生姓名： 陳文華 學 號: 200910628950專 業： 電力系統及其自動化 電子科技大學繼續教育學院制網絡教育學院2011年 05月 22日電 子 科 技 大 學畢業設計（論文）任務書題目：中性點不接地系統電容電流檢測方法及系統設計 任務與要求：時間： 2011 年 4 月 18 日 至 2011 年 6 月 30 日 共 10 周學習中心：（或辦學單位） 電子科技大學廈門學習中心學生姓名： 陳文華 學

2、號： 200910628950專業： 電力系統及其自動化指導單位或教研室： 電子科技大學中山學習中心指導教師： 漆強 職 稱： 講師電子科技大學繼續教育學院制網絡教育學院2011年 05月 22日畢業設計(論文)進度計劃表日 期工 作 內 容執 行 情 況指導教師簽 字4月18日至4月22日開題報告4月23日至5月15日完成畢業論文資料的收集、查閱相關參考文獻、準備畢業論文需要的基本知識。 5月16日至5月23日論文初稿6月16日至6月30日論文終稿教師對進度計劃實施情況總評 簽名 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據之一。摘要 本文主要闡述了針對10kV、35kV配電系統電容電流過大，引

3、起弧光接地過電壓，造成重大設備損壞事故的情況，闡述不接地系統電容電流的危害以及幾種測量方法和估算方法。為防止弧光接地過電壓，中性點經消弧線圈接地，并簡單介紹中性點經消弧線圈接地系統的特點以及一些計算方法和在有關消弧線圈參數選擇上應注意的一些問題。關鍵詞 不接地系統；電容電流；測試方法；消弧線圈；接地變AbstractThis paper describes for the 10kV, 35kV distribution system capacitor current is too large, causing arcing ground over-voltage, causing signi

4、ficant equipment damage incident, with a description does not harm capacitive current grounding system and several methods of measurement and estimation methods. To prevent over-voltage arc grounding, neutral grounding via arc suppression coil, and a brief Neutral Grounding System Arc characteristic

5、s and a number of calculation methods and parameters in the choice of the arc suppression coil should pay attention to some problemsKey words：insolated neutral system；capacitance current； measuring method；arc-suppression coil；grounding transformer.目錄第一章 緒 言1第二章 中性點不接地系統1第一節 中性點不接地系統特點1第二節 不接地系統電容電流的

6、危害2第三章 單相接地電容電流的計算2第四章 電容電流的測量方法3第一節 直接法測量電容電流3第二節 間接法測量電容電流4第五章 中性點經消弧線圈接地系統設計6第一節 中性點經消弧線圈接地系統的特點6第二節 中性點經消弧線圈接地系統的設備選擇7結束語11謝辭12參考文獻13電子科技大學畢業論文（設計）中性點不接地系統電容電流檢測方法及系統設計第一章 緒 言我國電力系統中， 10kV、35kV電網中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網中主變壓器配電電壓側一般為三角形接法，沒有可供接地的中性點。當中性點不接地系統發生單相接地故障時，線電壓三角形保持對稱，對用戶繼續工作影響不大，并且電容電流比較小

7、（小于10A）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。由于該運行方式簡單、投資少，所以在我國電網初期階段一直采用這種運行方式，并起到了很好的作用。但是隨著電力事業日益的壯大和發展，這簡單的方式已不在滿足現在的需求，現在城市電網中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不能可靠熄滅，就有可能引發起間歇性弧光接地、鐵磁諧振等中性點位移過電壓，甚至發展為事故。當接地故障電容電流<10A時，采用中性點不接地系統；當接地故障電容電流>10A時，采用經消弧線圈接地系統。是否設置及如何使用消弧線圈，完全取決于系統的動態對地電容以系統電

8、容電流來描述、即為處于運行中的系統在沒有補償的情況下，發生單相接地時，流過接地點的無功電流。鑒于電容電流的重要性，就有必要及時通過測量獲取電網對地電容電流的大小。這樣可以提前采取措施，補償此電容電流，防患于未然。這對于減少用戶停電時間，提高供電可靠性是非常有意義的。第二章 中性點不接地系統 第一節 中性點不接地系統特點中性點不接地系統，指系統中性點與地之間沒有任何形式連接，即是中性點對地絕緣，這種接地方式結構簡單，運行方便，不需任何附加設備，投資經濟。適用于l0kV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網絡。中性點不接地系統優點在于發生單相接地故障時，由于接地電流很小，若是瞬時故障，一般能自動熄弧

9、，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統的對稱性，根據安規規定，系統發生單相接地故障后可允許繼續運行不超過兩小時，從而獲得排除故障時間，相對地提高了供電的可靠性。中性點不接地方式缺點在于因其中性點是絕緣的，電網對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。在發生弧光接地時，電弧的反復熄火與重燃，也是向電容反復充電過程。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達很高的倍數，對設備絕緣造成威脅。第二節 不接地系統電容電流的危害但是隨著電力事業日益的壯大和發展，這簡單的方式已不在滿足現在的需求，現在城市電網中電纜電路的增多，電容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不

10、能可靠熄滅，就會產生以下后果：1）單相接地電弧發生間歇性的熄滅與重燃，會產生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續時間長，會對電氣設備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。2）持續電弧造成空氣的離解，撥壞了周圍空氣的絕緣，容易發生相間短路；3）產生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸； 這些后果將嚴重威脅電網設備的絕緣，危及電網的安全運行。第三章 單相接地電容電流的計算3.1 空載電纜電容電流的計算方法5有以下兩種：（1）根據單相對地電容，計算電容電流。     

11、;  Ic=×Up××C×103           (1)式中: Up電網線電壓(kV)      C 單相對地電容(F)一般電纜單位電容為200-400 pF/m左右（可查電纜廠家樣本）。 （2） 根據經驗公式，計算電容電流。       Ic=0.1×UP ×L  

12、0;           (2)式中: Up電網線電壓(kV)       L 電纜長度(km)3.2 架空線電容電流的計算方法5有以下兩種：  （1） 根據單相對地電容,計算電容電流。       Ic=×Up××C×103      &

13、#160;    (3)式中: Up電網線電壓(kV)      C 單相對地電容(F)一般架空線單位電容為5-6 pF/m 。  （2） 根據經驗公式,計算電容電流。       Ic=(2.73.3)×Up×L×10-3         (4)式中: Up電網線電壓(kV)       

14、; L 架空線長度(km)    2.7系數，適用于無架空地線的線路    3.3系數，適用于有架空地線的線路    同桿雙回架空線電容電流：Ic2=（1.31.6）Ic （1.3-對應10kV線路,1.6-對應35kV線路,Ic-單回線路電容電流）3.3 對于變電所增加電容電流的計算5額定電壓（KV） 增大率（%）6 1810 1635 13通過（2）和（4）比較得出電纜線路的接地電容電流是同等長度架空線路的37倍左右，所以在城區變電站中，由于電纜線路的日益增多，配電系統的單相接地電容電流值是相當可觀的

15、，又由于接地電流和正常時的相電壓相差90°，在接地電流過零時加在弧隙兩端的電壓為最大值，造成故障點的電弧不易熄滅，常常形成熄滅和重燃交替的間隙性和穩定性電弧，間隙性弧光接地能導致危險的過電壓，而穩定性弧光接地會發展成相間短路，危及電網的安全運行。第四章 電容電流的測量方法不同電壓等級、不同運行方式其電容電流是不同的，并且當電容電流大于一定值時，必須裝設消弧線圈。為了更準確的調諧，僅僅對系統電容電流進行估算是不夠的，還需要對電容電流加以實際測量。對電容電流的測量方法很多，歸納不外乎兩類第一節 直接法測量電容電流直接法即單相金屬接地法：在正常運行條件下，一相線路直接金屬接地，試驗接線如圖

16、l所示，其中所測電流值即為系統電容電流。該方法優點是所得電流值為真實的電容電流，同時還可以測量有功泄漏電流和全電流、計算阻尼率。缺點是安全性沒有保障，如果在測量過程中被測電網發生接地，將對測量人員和儀器構成威脅，故此種方法很少采用。圖1單相金屬接地法測試原理圖RVWA線路第二節 間接法測量電容電流間接法包括中性點外加電容法、中性點外加電壓法、諧振法，日前常用的是中性點外加電容法和諧振法。4.2.1中性點外加電容法中性點外加電容法2測量等值電路圖如圖2所示。圖中N為電網中性點，為系統不對稱電壓，此電壓在電纜線路中很低；在架空線路60kV及以下電網中一般為100300V。NCxC圖2中性點外加電容

17、法測試原理圖當電網中性點N接入外加電容C后，中性點電壓由變為稱為位移電壓。 (5)電網電容電流 (6)式中， Cx為系統電容； Up為相電壓。由上式不難看出：外加電容對測量結果的精度產生重大影響。如果電容選擇適當，則測量結果準確；否則，測量誤差較大。減小誤差的方法有兩種：一是根據電網估算電容值Cx,在 1/33Cx之間分為幾檔選取多組電容值求取測量平均值，當然電容器額定電壓值宜不低于系統相電壓；二是選擇 C1、C2，分別測量、，利用式（5）可以計算 Cx，當然為測量準確所選電容值與Cx同一數量級。 (7)鑒于電纜線路不對稱電壓較低，為提高系統電容的測量精度，要求有較高的不對稱電壓值，可以在任一

18、相中加偏置電容Cp，此偏置電容最好與系統電容同一數量級，其它測量與以上所述相同。為了使測量結果更符合實際，可以在其它兩相上分別加偏置電容測量，再取平均值。應指出的是，此時實際電容為實測值減去外加電容Cp。中性點外加電容法具有如下優點： a不影響系統的正常運行。b測試方法安全、可靠、準確度高。 c便于運行人員實際掌握消弧線圈的分接頭調整。4.2.2 諧振法諧振法2是利用消弧線圈在不同調諧或不同頻率時，用補償電流、中性點位移電壓等參數來計算網絡的電容電流。原理接線圖如圖3所示用等效發電機原理可以將圖3簡化為圖4 。 (8) (9)式中，E0為消弧線圈脫離時測的得的系統不平衡電壓；U0為消弧線圈在各

19、分接頭時測得的中性點位移電壓；Xc為系統等值容抗；I為流經消弧線圈的電流。對于分級式消弧線圈，在不同分接頭處測量中性點位移電壓、流經消弧線圈的電流、線電壓與相電壓，可以求解系統等值容抗，進而不難得到電容電流。該試驗方法優點是測量準確，不足之處是需要改變消弧線圈的分接頭，測試步驟繁瑣。VAVc0Va0Vb0PcABC圖3諧振法測試原理圖IUoXcXfE0圖4簡化的等效原理圖第五章 中性點經消弧線圈接地系統設計 第一節 中性點經消弧線圈接地系統的特點中性點經消弧線圈接地系統屬于非有效接地系統，目前在電力系統中應用較為廣泛。中性點經消弧線圈接地系統必須采用過補償運行方式，即消弧線圈的感抗小于電網對地

20、的容抗，XLXC ，這可通過調節消弧線圈的分接頭實現。由于人為地增加了一個比電網接地電容電流略大一些而相位相差180°的電感電流，電容電流被電感電流補償掉，流過接地故障點的接地故障電流，僅為補償后的數值很小的殘余電流，并具有以下特點：1、電網運行可靠性高。補償電網發生單相接地時，相間電壓仍然對稱，不影響電網繼續供電。此時，因為電網單相接地故障電流很小，不會危及電網內各元件的絕緣，因而即使電網的單相接地電容電流很大，補償后通常可以帶著接地故障繼續運行，所以電網運行可靠性高，這是補償電網一個重要的優點。 2、對瞬時性單相對地閃絡能自動熄弧。在補償電網中，許多瞬時性單相對地閃絡剛一發生后，

21、接地電容電流就被電感電流所補償，由于流過故障點的殘余電流很小，使接地電弧不能維持而立即自動熄弧，電網迅速地恢復了正常運行。3、故障點對地電位小，零序電壓保護的靈敏系數大。4、能將單相接地時的過電壓抑制在 2.5倍相電壓以下。補償電網由于采用了過補償運行方式，其脫諧度在-0.05-0.1，不超過10% ，脫諧度在1.051.1范圍內運行，可將弧光接地過電壓抑制在2.5倍運行相電壓以下，同時不會產生如同中性點不接地系統中的基波串聯諧振，因此保證了用電設備的安全運行，同時提高了電網供電的可靠性，這是補償電網的主要優點。5、由于補償電網接地故障電流很小，又是經補償后的電感電流，所以就不能采用簡單零序電

22、流和零序功率方向保護，而需要采用較為復雜的保護，如反映高次諧波的單相接地保護等。6、運行維護復雜。補償電網處于過補償狀態運行時，才會有上述優點，但在實際電網運行中，經常會遇到要改變電網結線方式或改變運行方式的情況，致使電網參數隨之不斷變化，這就可能出現全補償或欠補償的運行狀態，為了避免這種狀態出現，就需要維護人員全程監控并及時地調節補償電流，這是消弧線圈接地系統的主要缺點之一。中性點經消弧線圈接地系統適用于單相接地電容電流比較大的電網，既可抑制異常過電壓，又可在電網單相接地時保持連續供電，保證了大型電網供電可靠性，同時也顯著降低了單相接地故障電流對電氣設備引起的熱效應。第二節 中性點經消弧線圈

23、接地系統的設備選擇1、消弧線圈安裝位置的選擇消弧線圈的裝設條件根據中性點接地方式確定。在選擇消弧線圈的安裝位置時，需注意以下幾點：(l)在任何運行方式下，大部分電網不得失去消弧線圈的補償。不應將多臺消弧線圈集中安裝在一處，并應盡量避免在電網中僅安裝一臺消弧線圈。 (2)發電廠中，發電機電壓的消弧線圈可裝在發電機中性點上，也可裝在廠用變壓器中性點上；當發電機與變壓器為單元連接時，消弧線圈應裝在發電機中性點上。( 3 )變電所中，消弧線圈一般裝在變壓器中性點上，610kV 消弧線圈也可裝在調相機的中性點上。(4)裝在 Y0/接線雙繞組變壓器或Y0/Y0/接線三繞組變壓器中性點上的消弧線圈的容量，不

24、應超過變壓器三相總容量的50%，并且不得大于三繞組變壓器任一繞組的容量。 (5)裝在 Yo/Y接線的內鐵心或變壓器中性點上的消弧線圈的容量，不應超過變壓器三相總容量的20。消弧線圈不應安裝在三相磁路互相獨立、零序阻抗很大的Y0/Y 接線變壓器的中性點上。 (6)變壓器無中性點或中性點未引出，應裝設專用的接地變壓器。其容量應與消弧線圈的容量相配合，并采用相同的定額時間，而不是連續時間。接地變壓器的特性要求是：零序阻抗低、空載阻抗高、損失小。2、消弧線圈容量及分接頭的選擇消弧線圈的補償容量，一般按下式5計算： （10）式中， Q 為補償容量，kVA ；K 為系數，過補償取1.35 ，欠補償按脫諧度

25、確定；Ue為電網或發電機回路的額定線電壓， kV ；Ic 為電網或發電機回路的電容電流，A 。消弧線圈應避免在諧振點運行。一般需要將分接頭調諧到接近諧振點的位置，以提高補償成功率。為便于運行調諧，選用的容量宜接近于計算值。裝在電網變壓器中性點的消弧線圈以及具備直配線的發電機中性點的消弧線圈應采用過補償方式，防止運行方式改變時，電容電流減少，使消弧線圈處于諧振點運行。在正常情況下，脫諧度一般不大于10%（脫諧度,其中IL為消弧線圈電感電流）。消弧線圈的分接頭數量應滿足調節脫諧度的要求，接于變壓器的一般不小于5個，接于發電機的最好不低于9個。3、中性點位移校驗常時間中性點位移電壓不應超過下列數值:

26、（1）中性點經消弧線圈接地的電網； （2）中性點經消弧線圈接地的發電機；（3）中性點位移電壓一般按下式計算： （11）式中，為消弧線圈投入前，電網或發電機回路中性點的不對稱電壓值，一般取0.8相電壓；d為阻尼率，一般對63110kV架空線3% ,35kV及以下架空線路取5%，電纜線路取2%4%；為脫諧度。4、接地變壓器的選擇接地變壓器的作用是在系統為型接線或Y型接線中性點無法引出時，引出中性點用于加接消弧線圈，該變壓器采用 Z 型接線（或稱曲折型接線）, 與普通變壓器的區別是每相線圈分別繞在兩個磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地

27、變壓器的零序阻抗很小（10左右），而普通變壓器要大得多。因此規程規定，用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20% , 而Z型變壓器則可帶90100容量的消弧線圈，接地變壓器除可帶消弧圈外，也可帶二次負載，可代替所用變壓器，從而節省投資費用。接地變壓器容量選擇可按下式5計算： （12）式中， Q 為消弧線圈容量， kVA ； S 為所變容量， kVA ； 為功率因素角，°； 為接地變容量，kVA 。 5、舉例說明某35kV變電站，建設容量為 2×20MVA (35/10) 有載調壓變壓器；35kV線路電纜進線2回，采用內橋接線方式；10kV電纜出線12回，采用

28、單母線分段接線方式，每段6回。10kV接地變壓器及消弧線圈的選擇如下： ( l ）消弧線圈的選擇 l ）電容電流的估算本變電站10kV均為電纜出線，按主變壓器分列運行，每段為6回。每回10kV饋線電纜長Ikm 估算，根據公式（2)，其電容電流估算為： Ic=0.1UpL=0.1×10.5×1×6=6.3（A）對于10kV系統，附加的變電所電容電流為16% , 故Ic = 6.3×1.16 =7.31(A) 2 ）消弧線圈容量的選擇消弧線圈的容量配置采用過補償方式，取補償系數K=1.35補償容量根據消弧線圈容量的系列性及考慮部分裕量，選用消弧線圈容量Q= 75kVA ，補償電流調節范圍Ix12.5A 。 3 ）接地變壓器的選擇由于本變電站主變壓器接線組別為YN ,dll , 低壓側無中性點引出，故考慮設專用接地變壓器，將其中性點引出后用來引接消弧線圈。消弧線圈運行系統電壓為10kV，消弧線圈額定電壓為kV。接地變壓