电力系统谐振接地 第2版PDF电子书下载

第一章 电力系统中性点接地方式概论 1

第一节 导言 1

第二节 中性点接地方式发展简史 2

第三节 一个概念和几个术语 2

一、零序阻抗 3

二、中性点不接地和中性点绝缘 3

三、中性点有效接地和中性点直接接地 3

四、中性点全接地和中性点非常有效接地 4

五、中性点谐振接地和中性点经消弧线圈接地 4

六、中性点非有效接地 4

第四节 接地方式的划分及电压、电流的互换特性 4

一、中性点接地方式的划分 5

二、非故障相工频电压和单相接地故障电流 5

三、电压与电流的互换特性 8

第五节 接地程度系数与中性点接地方式的关系 10

第六节 典型接地方式系统的基本运行特性 12

一、中性点有效接地和全接地系统 12

1．有效接地系统 12

2．全接地（非常有效接地）系统 13

二、中性点非有效接地系统 13

1．中性点不接地系统 13

2．谐振接地系统 14

三、中性点经电阻接地系统 15

四、几个有关的技术问题 17

第七节 发电机中性点的接地方式 18

一、从接地方式的发展历程看限制单相接地故障电流的必要性 18

二、5～15A的高电阻接地方式对大型发电机已不适用 19

三、引进技术必须考虑其先进性 21

第八节 不同中性点接地方式的适用范围 21

一、中性点有效接地方式类 22

1．中性点非常有效接地方式 22

2．中性点有效接地方式 23

二、中性点非有效接地方式类 24

1．大电流接地方式 24

2．小电流接地方式 26

三、低压配电系统的中性点接地方式 30

1．TN型低压系统 30

2．TT型低压系统 30

3．IT型低压系统 30

第九节 结语 30

参考文献 31

第二章 谐振接地原理 34

第一节 引言 34

第二节 减小接地故障电流 35

一、补偿电网的等值接线图 35

二、单相接地故障时电压、电流相量图 36

三、电流谐振等值回路 37

四、失谐度、合谐度与阻尼率 37

1．失谐度（v） 37

2．合谐度（K） 38

3．阻尼率（d） 39

五、不同补偿状态下的残流特性 39

第三节 降低故障相恢复电压的初速度 40

一、补偿电网电压恢复过程及相量图 40

二、故障相恢复电压的表达式 41

三、故障相恢复电压的初速度 42

四、故障相电压的恢复时间 43

第四节 接地电流电弧的熄灭 43

一、交流电流电弧的熄灭 44

1．有功电流的熄弧 44

2．电感电流的熄弧 44

3．电容电流的熄弧 44

二、残余电流电弧的熄灭 45

第五节 正常运行情况下的位移度 45

一、中性点残余电压 46

二、不对称电压和不对称度 46

1．不对称电压（？00） 46

2．用百分值表示的不对称度（u00） 47

3．用标幺值表示的不对称度（？0） 48

三、电压谐振等值回路 49

1．位移电压（？0） 49

2．位移度（？0） 51

四、正常运行情况下的位移度允许值 52

第六节 断线故障状态下的位移度 53

一、断线故障状态下位移度的分析 54

1．断线后电容电流的变化 54

2．断线后的合谐度与失谐度 54

3．断线后位移度的计算 55

二、过补偿断线后的中性点位移圆 55

1．单相断线后的位移度 55

2．两相断线后的位移度 55

3．单相和两相断线后的位移圆 56

三、欠补偿断线后的中性点位移圆 57

四、不同补偿状态下断线位移度的比较 59

1．过补偿状态下断线 59

2．欠补偿状态下断线 59

第七节 其他补偿装置的熄弧原理 60

一、消弧变压器 60

二、接地故障三相补偿装置 62

第八节 结语 63

参考文献 63

第三章 单相接地时的暂态过程 64

第一节 引言 64

第二节 单相接地暂态过程 64

一、等值回路 64

二、暂态电容电流 65

三、暂态电感电流 67

四、暂态接地电流 69

第三节 单相电弧接地过电压 70

一、理论分析 70

1．彼得生理论 71

2．彼得和斯列宾理论 72

3．别列柯夫理论 74

二、国内外实测结果 76

1．国内实侧结果 76

2．国外实测结果 77

三、实践经验 78

1．绝缘弱点容易扩大事故 79

2．高概率过电压危险性较大 79

第四节 电弧接地过电压的消除与限制措施 80

一、谐振接地方式 82

1．高次谐波电流与电弧接地过电压 82

2．电弧接地暂态过程中的补偿电流 83

3．单相接地故障发展的一般过程 84

4．间歇电弧接地阶段过电压和振荡电流的危害性 84

5．不接地与谐振接地系统的过电压倍数与概率 85

6．理论需要经过实践检验 85

二、电阻接地方式 86

1．快速准确选线与断开单相接地故障线路 86

2．苏联的过电压保护导则与俄罗斯的新导则 87

3．工矿企业内部电网、电厂厂用电系统的中性点接地方式 87

4．线路升压中性点接地方式的选定 88

5．城市电网同级电压中的中性点接地方式 89

6．技术经济比较与“一刀切”问题 89

三、消弧接地开关装置 90

1．基本工作原理 90

2．实施方案 90

3．理论分析结果 90

4．110kV系统的运行经验 91

第五节 消除绝缘缺陷与防止电弧接地过电压 91

一、消除绝缘缺陷的途径 92

1．电气设备维修制度的选择 92

2．积极推行状态维修制度 92

二、定期维修制度存在的问题 92

1．定期维修制度的由来 92

2．定期维修制度的缺点 93

三、状态维修制度的优点 93

1．防患于未然 93

2．显著提高经济效益和社会效益 94

四、消除绝缘缺陷值得注意的一些问题 94

1．优选监测仪器设备 94

2．适当提高泄漏比距 95

3．重视电缆绝缘老化问题 96

4．适当分网（区）运行 98

第六节 结语 98

参考文献 99

第四章 影响熄弧的因素 101

第一节 引言 101

第二节 故障点的过渡电阻 101

一、对中性点位移电压的影响 101

1．位移电压分量？ 102

2．位移电压分量？ 105

3．位移度 106

二、对残流的影响 106

三、对故障相恢复电压的影响 108

第三节 高次谐波电流分量 109

第四节 有功电流分量 110

一、泄漏电流 110

二、零序回路的有功损耗 111

三、电晕损耗 111

四、消弧线圈的有功损耗 111

第五节 残流的无功分量 112

第六节 消弧线圈的伏安特性 114

第七节 系统频率和电压的波动 115

第八节 电容电流的自然变化 116

一、线路的几何尺寸 116

二、介电系数的变动 116

三、电容电流变化的实测结果 118

第九节 风力的影响 118

第十节 结语 119

参考文献 119

第五章 中压电网谐振接地 121

第一节 引言 121

第二节 供电可靠性 121

第三节 设备安全 124

第四节 人身安全 126

一、接触电压和跨步电压 126

二、电弧烧伤 127

三、伤亡概率 127

第五节 继电保护选择性 128

一、历史回顾 128

1．增大故障点的有功电流 128

2．增大故障点的无功电流 128

3．利用单相短路电流 128

4．利用功率方向继电器 128

5．暂态电流首半波保护 129

6．5次谐波电流接地保护 129

二、微机接地保护 129

三、国内外运行经验 129

第六节 通信干扰与电磁兼容 130

一、通信干扰的原因及危害 130

二、谐振接地限制干扰的效果 130

1．音频干扰 131

2．工频干扰 131

3．接触干扰 131

4．地电位升高 131

5．纵向电动势 131

6．零序（不对称）电流干扰 131

三、高压电网产生的干扰及对策 132

第七节 绝缘水平 133

一、关于与国际接轨问题 133

二、关于降低绝缘水平问题 133

三、关于污闪问题 133

第八节 电缆网络 134

一、电缆网络的电容电流 134

二、电缆网络的接地故障 135

三、不宜降低电缆的绝缘水平 138

1．IEC对电缆额定电压的规定 138

2．GB对电缆额定电压的规定 139

3．综合经济指标 139

第九节 不同接地方式下中压电网的运行特性 139

一、一个常见的对照表 139

二、中压电网的内部过电压 140

1．中性点不接地电网 140

2．中性点谐振接地电网 141

三、对表5-4的商榷 141

四、发展前景 142

第十节 中压电网接地方式对低压配电系统的影响 142

一、低压配电系统的接线方式 143

1．TN型低压配电系统 143

2．TI型低压配电系统 144

3．IT型低压配电系统 144

二、中压电网不同接地方式对低压系统安全的影响 144

1．小电流接地方式情况下安全 145

2．大电流接地方式情况下危险 145

三、安全保护措施 145

1．限制中压电网的单相接地故障电流 146

2．安全接地与工作接地分离 146

3．消除金属构件上的电位差 147

4．增设安全保护装置 147

5．提高基层单位的安全用电管理水平 148

第十一节 中压电网故障管理 149

一、现代管理理念的发展 150

1．管理是社会的一具器官 150

2．管理是决策 150

3．管理是决策和服务 150

4．搞好现代管理的途径 150

5．搞好故障管理的重要性和必要性 150

二、故障自动指示 151

1．短路故障指示器 151

2．接地、短路组合故障指示器 153

三、故障自动定位 154

1．国外故障定位情况介绍 154

2．国内故障定位研究的进展 158

第十二节 结语 163

参考文献 164

第六章 高压电力系统谐振接地问题 166

第一节 引言 166

第二节 220kV系统中性点接地方式的变迁 166

一、德国220kV补偿系统 166

二、瑞典220kV补偿系统 167

第三节 154kV谐振接地系统运行经验 168

一、提高系统运行的可靠性 168

二、提高输电线路的耐雷水平 169

三、降低通信干扰到无害程度 169

四、接地故障的选择性 170

五、154kV系统的残流问题 171

第四节 110kV谐振接地系统的实践 172

一、成功地消除了大量线路故障 173

1．降低输电线路的雷击跳闸率 173

2．减少台风引起的线路跳闸率 173

二、防止发电厂、变电所单相接地扩大事故 174

三、防止人员伤亡重大事故 174

四、减轻通信干扰 174

五、必要时可允许带故障运行 175

六、过渡阶段的线路接地保护 175

七、绝缘配合与设备改造 175

八、减轻维修工作量 176

九、降低误操作和误动作概率 177

十、重大事故分析释疑 177

1．大面积停电事故 177

2．谐振过电压事故 177

第五节 对110kV系统中性点接地方式的几点看法 177

一、山区架空线路防雷问题 178

二、联网问题 178

三、线路极限长度问题 178

四、多点接地短路事故问题 179

五、引进国外技术问题 179

第六节 高压、超高压和特高压系统的潜供电流电弧 180

一、潜供电流电弧的产生 180

二、潜供电流的补偿 181

1．自耦变压器 181

2．并联电抗器 181

3．中性点小电抗器 181

三、潜供电流电弧的熄灭 181

第七节 结语 182

参考文献 183

第七章 发电机中性点谐振接地 184

第一节 引言 184

第二节 发电机中性点不同接地方式的主要运行特征 184

一、中性点直接接地方式 185

二、中性点经低阻抗接地方式 185

三、中性点不接地方式 186

四、中性点经高电阻接地方式 186

五、中性点经消弧线圈（谐振）接地方式 186

第三节 接地电流限值的研究与演进 187

一、德国 187

二、苏联 188

三、捷克 188

四、中国 188

1．确定“安全接地电流”的必要性 188

2．试验条件 189

3．试验结果 189

4．安全接地电流推荐值 190

5．运行实例 191

第四节 高电阻接地方式 192

一、电弧接地暂态过电压 192

二、接地故障电流的危害 193

三、继电保护依然复杂 193

四、单相接地故障切机问题 193

五、综合经济指标问题 194

第五节 谐振接地方式 194

一、安全防护定子铁心 194

二、降低暂态过电压 195

三、提高接地保护灵敏度 196

四、简化工频耐压试验 197

五、提高发电机和电力系统的运行可靠性 198

第六节 提高直配发电机系统的运行可靠性 198

一、安装消弧线圈前的运行情况 199

1．6kV线路的雷击跳闸率很高 199

2．发电机定子绕组的电晕现象严重 199

二、装设消弧线圈后的运行情况 200

1．大量降低线路的雷击跳闸率 200

2．显著提高直配发电机安全运行水平 201

第七节 结语 201

参考文献 202

第八章 谐振接地方式的优化 204

第一节 引言 204

第二节 微机选线和微机接地保护装置 204

一、基波电量解析 205

1．基波电压的变化 205

2．基波零序电流的分布 206

二、有功电流接地保护 208

三、功率方向接地保护 209

四、谐波电流接地保护 210

五、暂态电流接地保护 210

六、负序电流接地保护 211

1．谐振接地电网 211

2．中性点不接地电网 211

七、电流信号注入式接地保护 211

八、零序导纳接地保护 212

九、参数（残流）增量接地保护 213

十、基波时序鉴别接地保护 214

十一、低频脉冲阻性信号电流接地保护 214

十二、不对称信号电流检测接地保护 214

十三、小波（包）分析接地保护 214

十四、基于过程分析的接地故障诊断系统 215

第三节 自动跟踪补偿装置 216

一、多级有载细调消弧线圈 216

二、无级连续调节消弧线圈 217

1．动铁式 217

2．动圈式 218

三、直流助磁式消弧线圈 218

四、磁阀式补偿装置 220

1．磁阀式消弧线圈 220

2．磁阀式组合型装置 220

五、晶闸管调节消弧装置 222

1．消弧变压器 222

2．消弧线圈 222

六、调容式消弧线圈 222

七、电流注入式消弧线圈 223

1．少数固定分接头消弧线圈加注入电流 223

2．自动消弧线圈加注入电流 224

八、限压电阻的选择 224

九、自动测控系统 226

1．变频信号法 227

2．节点方程法 227

3．调谐测算法 227

4．状态比较法 228

5．相角控制法 228

6．电流注入法 228

第四节 需要说明的几个问题 229

一、电阻接地方式问题 229

二、法国的实践经验 229

三、美国的现状问题 230

四、日本的变迁问题 230

五、中国的若干问题 230

第五节 优化谐振接地技术的发展与应用 233

一、单相接地故障线路的成功检除 233

1．微机接地保护装置的现状 233

2．微机接地保护装置的类型 234

3．提高微机接地保护装置动作成功率的技术措施 238

4．几种成功的微机接地保护装置 241

二、自动跟踪补偿装置的运行经验 244

1．自动消弧线圈的种类 244

2．运行中暴露出的一些问题 245

3．自动消弧线圈的推广应用 246

三、推广应用优化谐振接地技术的绩效 247

1．提升消弧线圈熄灭接地电弧的两大功能 247

2．限制电弧接地过电压的幅值并防止间歇电弧接地过电压的产生 247

3．保持补偿电网的供电连续性 247

4．免除突然停电可能引起的经济纠纷 247

5．对运行中的全部电力设备具有保护作用 247

6．简便有效地保护低压配电系统 247

7．防止危险接触电压和跨步电压的产生 248

8．限制电磁感应保护电磁环境 248

9．增进高压和低压系统的运行稳定性 248

四、优化谐振接地是中压电网接地方式的发展方向 248

1．欧洲 248

2．美洲 249

3．亚、非、大洋洲 249

第六节 结语 250

参考文献 251

第九章 谐振接地方式实施技术 254

第一节 引言 254

第二节 消弧线圈的参数选择 254

一、电网的电容电流 254

二、消弧线圈的容量 255

三、消弧线圈的台数 255

四、消弧线圈的形式 256

第三节 与变压器、发电机的配合 256

一、利用容量问题 256

二、附加损耗问题 256

三、接线方式问题 257

1．Yd接线 257

2．Yz接线 258

3．Yy接线 258

4．Yyd接线 259

第四节 消弧线圈的装设 259

一、节点变电所 259

二、发电机中性点 259

三、附属设备及保护装置 260

四、安装和试验 261

第五节 消弧线圈的调谐与运行 261

一、位移度允许值 261

二、残流无功分量允许值 262

1．恢复电压初速度 262

2．恢复时间 262

3．恢复电压幅值 262

4．最高过电压水平 262

5．高于线电压的过电压概率 262

6．故障点的残流 263

三、补偿状态 263

1．电力网络 263

2．发电机 264

四、运行灵活性 264

第六节 消弧线圈的操作 265

一、正常情况下的操作 265

1．线路的操作 265

2．转移中性点的操作 265

3．分接头的转换操作 266

二、接地故障的检出与清除 267

1．划分区域 267

2．手动拉路 267

3．清除故障 268

4．持续时间 268

第七节 提高消弧线圈动作成功率的措施 268

一、采用自动消弧线圈 268

二、加装微机选线或微机接地保护装置 269

三、消除绝缘弱点 269

四、降低不对称度 269

五、掌握消弧线圈伏安特性 269

六、掌握电容电流变化规律 269

七、欠补偿运行须适当 269

八、合理分区（网）运行 270

九、正确掌握失谐度 270

十、提高运行管理水平 270

第八节 消弧线圈的实效 270

一、瞬间单相接地故障时不断电 270

二、永久性单相接地故障时不被动 272

三、对全网电力设备有保护作用 272

四、减少维护检修工作量 273

1．线路设备 273

2．变电设备 273

五、降低误操作与误动作概率 273

六、降低对接地装置的要求 273

七、减少人身伤亡和设备损坏概率 274

八、电磁兼容性好 274

第九节 结语 275

参考文献 275

第十章 谐振接地系统的参数测量与计算 276

第一节 引言 276

第二节 残压测量与调谐试验 276

一、残压（含不对称电压）测量 277

二、位移电压测量与调谐试验 277

第三节 电容电流的直接测量 278

一、测量方法 279

1．在消弧线圈投入状态下 279

2．在消弧线圈退出状态下 279

二、误差分析 280

1．三相对称系统 280

2．三相不对称系统 281

3．最大误差计算 283

4．现场试验验证 287

三、安全注意事项 288

1．清除绝缘弱点 288

2．接地断路器三相接点串联 288

3．接地电流互感器加装保护间隙 288

4．合理确定被试电网范围 288

5．在接地状态下禁止操作线路断路器 289

6．缩减接地次数和持续时间 289

7．隔离220V试验电源 289

8．明确现场组织分工 289

四、测量注意事项 289

1．选好仪器准确等级 289

2．适当测量有功电流 289

3．所有仪表同时读数 289

4．适当增大接地电流 289

5．及时验算测量结果 290

6．慎选测量导线 290

7．归算整理试验结果 290

第四节 电容电流的间接测量 290

一、外加电容法 290

二、外加电压法 292

三、调谐法 293

1．测量零序电流 293

2．利用图解 293

3．通过估算 293

四、变频法 294

1．利用f和I0的变化 294

2．利用f和U0的变化 294

3．利用f、I0和U0的变化 295

五、电容增量法 295

1．计算公式 295

2．电容增量ΔC 296

3．不对称电压增量ΔU00 296

4．实测结果 296

5．几个要点 296

六、人工不对称法 297

第五节 电容电流计算 298

一、架空线路 298

1．精确计算法 298

2．图表估算 298

3．经验公式 298

二、电力电缆 299

三、电力网络 300

第六节 消弧线圈特性试验 300

一、伏安特性试验 300

1．电压谐振法 301

2．电流谐振法 302

3．变压器更改接线法 302

4．发电机变压器组调压法 302

二、温升试验 303

三、工频耐压试验 303

第七节 单相接地现场试验 304

一、现场消弧试验的几个要点 304

二、自动跟踪补偿装置调谐精度的校验 304

三、微机选线和微机接地保护装置动作情况的检验 305

第八节 结语 305

参考文献 306

第十一章 消弧线圈的异常动作及损坏原因分析 307

第一节 引言 307

第二节 异常动作原因分析 307

一、不对称度增大 308

1．运行方式改变 308

2．线路断线 308

3．非全相操作 308

4．负荷不平衡 308

二、失谐度减小 308

1．电容电流随季节变化 308

2．消弧线圈伏安特性不良 309

3．电网频率波动 309

4．电网电压变动 310

三、电容、电磁耦合 310

1．变压器高、低压绕组间电容耦合 310

2．同杆架设线路间电容耦合 310

3．平行线路间电磁耦合 310

4．直接电气连接 311

四、其他原因 311

1．断开中性点带有消弧线圈的变压器 312

2．电网阻尼率减小 312

3．信号装置整定不当 312

第三节 损坏和失灵原因分析 312

一、振动引起元件损坏 313

二、涡流引起围屏烧毁 313

三、耐压方法不当使绝缘击穿 313

四、丝杠发热使绝缘油碳化变质 314

五、电流冲击引起绕组烧毁 314

六、分接开关拒动、误动 315

七、串联限压电阻过热 315

八、自动测控装置失灵 316

第四节 结语 316

参考文献 316

第十二章 谐振接地系统的内部过电压及防止措施 317

第一节 引言 317

第二节 欠补偿断线过电压 317

一、事故前电网运行方式 317

二、事故情况及原因分析 317

三、防止措施 318

第三节 地网电位升高过电压 318

一、过电压的产生 319

二、原因分析及对策 319

1．35kV补偿电网 319

2．6．3kV发电机回路 319

第四节 定相过电压 320

一、定相过电压的危害性 320

二、过电压的起因 320

三、过电压的图解 321

四、利用电阻定相杆定相 322

第五节 线路碰线过电压 322

一、线路导线相碰 322

二、环流、中性点位移电压的计算 322

第六节 电容耦合过电压 323

一、变压器高、低压绕组间电容耦合 323

二、同杆架设线路间电容耦合 325

第七节 共用消弧线圈过电压 325

一、过电压起因 325

二、防止措施 326

第八节 断开两相接地短路过电压 326

一、44kV补偿电网 326

二、110kV补偿电网 326

三、66kV补偿电网 327

四、保护措施 327

第九节 中性点不稳定过电压 327

一、产生条件及现象 328

二、过电压机理 328

三、防止措施 328

第十节 配电变压器高压绕组接地过电压 329

一、研究结果 329

1．等值电感与对地电容谐振过电压 329

2．配电变压器高压绕组接地伴随高压熔断器熔断谐振过电压 330

二、限制措施 331

第十一节 断路器非全相投入过电压 331

一、事故简况 331

二、原因分析及防止措施 332

第十二节 断线接地过电压 332

一、事故简况 332

二、原因分析及对策 333

第十三节 结语 333

参考文献 334

第十三章 谐振原理在电力系统中的其他应用 335

第一节 引言 335

第二节 大型发电机交流耐压试验 335

一、定子绝缘的等值回路 335

二、超低频交流耐压试验 336

三、谐振工频耐压试验 337

1．并联谐振工频耐压试验 338

2．串联谐振工频耐压试验 339

四、串联谐振工频耐压试验的优点 341

第三节 电力电缆、电容器、GIS串联谐振工频耐压试验 341

一、电力电缆耐压试验 341

二、电力电容器耐压试验 343

三、气体绝缘组合电器（GIS）耐压试验 343

四、几种交流耐压试验装置 344

1．调感式装置 344

2．调容式装置 344

3．调频式装置 345

第四节 电力变压器等3倍频感应耐压试验 345

一、3倍频感应耐压试验装置 346

二、电力变压器3倍频感应耐压试验 346

三、电压互感器3倍频感应耐压试验 347

第五节 消弧线圈伏安特性和温升试验 348

一、伏安特性试验 348

1．常规并联谐振方法 348

2．串联谐振方法 348

3．混联谐振方法 348

二、温升试验 349

第六节 结语 349

参考文献 349