电力系统谐振接地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 1

序言 1

第三节 一个概念和几个术语 2

一、“零序阻抗” 2

二、“中性点不接地”和“中性点绝缘” 2

三、“中性点有效接地”和“中性点直接接地” 2

六、“中性点非有效接地” 3

四、“中性点全接地”和“中性点非常有效接地” 3

五、“中性点谐振接地”和“中性点经消弧线圈接地” 3

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 4

二、非故障相工频电压和单相接地故障电流 4

三、电压与电流的互换特性 7

第五节 接地程度系数与中性点接地方式的关系 9

1．有效接地系统 11

第六节 不同接地方式系统的基本运行特性 11

一、中性点有效接地和全接地系统 11

2．全接地（非常有效接地）系统 12

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

第八节 不同接地方式的适用范围 18

第九节 结语 20

第二章 谐振接地原理 22

第一节 引言 22

第二节 减小接地故障电流 23

一、补偿电网的等值接线图 23

三、电流谐振等值回路 24

二、单相接地故障时电压、电流相量图 24

1．失谐度（υ） 26

2．合谐度（K） 26

四、失谐度、合谐度与阻尼率 26

3．阻尼率（d） 27

五、不同补偿状态下的残流特性 28

第三节 降低故障相恢复电压的初速度 28

一、补偿电网电压恢复过程及相量图 28

二、故障相恢复电压的表达式 29

三、故障相恢复电压的初速度 30

四、故障相电压的恢复时间 31

第四节 接地电流电弧的熄灭 31

一、交流电流电弧的熄灭 32

1．有功电流的熄弧 32

2．电感电流的熄弧 32

3．电容电流的熄弧 32

第五节 正常运行情况下的位移度 33

二、残余电流电弧的熄灭 33

一、中性点残余电压 34

二、不对称电压和不对称度 34

1．不对称电压（U00） 34

2．用百分值表示的不对称度（u00） 35

3．用标么值表示的不对称度（u00） 36

三、电压谐振等值回路 37

1．位移电压（U0） 37

2．位移度（u0） 39

四、正常运行情况下的位移度允许值 40

第六节 断线故障状态下的位移度 41

一、断线故障状态下位移度的分析 42

1．断线后电容电流的变化 42

2．断线后的合谐度与失谐度 42

2．两相断线后的位移度 43

1．单相断线后的位移度 43

3．断线后位移度的计算 43

二、过补偿断线后的中性点位移圆 43

3．单相和两相断线后的位移圆 44

三、欠补偿断线后的中性点位移圆 45

四、不同补偿状态下断线位移度的比较 47

1．过补偿状态下断线 47

2．欠补偿状态下断线 48

第七节 其他补偿装置的熄弧原理 49

一、消弧变压器 49

二、接地故障三相补偿装置 51

第八节 结语 52

第三章 单相接地时的暂态过程 53

第一节 引言 53

第二节 单相接地暂态过程 53

一、等值回路 53

二、暂态电容电流 54

三、暂态电感电流 56

四、暂态接地电流 58

第三节 单相电弧接地过电压 59

一、理论分析 59

1．彼得生理论 60

2．彼得和斯列宾理论 61

3．别列柯夫理论 63

二、国内外实测结果 65

1．国内实测结果 65

2．国外实测结果 67

三、实践经验 68

1．绝缘弱点容易扩大事故 68

2．高概率过电压危险性较大 69

第四节 结语 70

第二节 故障点的过渡电阻 72

第一节 引言 72

第四章 影响熄弧的因素 72

一、对中性点位移电压的影响 73

1．位移电压分量U′n 73

2．位移电压分量U″n 75

3．位移度 78

二、对残流的影响 79

三、对故障相恢复电压的影响 81

第三节 高次谐波电流分量 81

第四节 有功电流分量 82

一、泄漏电流 82

二、零序回路的有功损耗 83

三、电晕损耗 83

四、消弧线圈的有功损耗 84

第五节 残流的无功分量 84

第六节 消弧线圈的伏安特性 86

第七节 系统频率和电压的波动 87

第八节 电容电流的自然变化 88

一、线路的几何尺寸 88

二、介电系数的变动 88

三、电容电流变化的实测结果 90

第九节 风力的影响 91

第十节 结语 91

第五章 中压电网谐振接地 93

第一节 引言 93

第二节 供电可靠性 93

第三节 设备安全 96

第四节 人身安全 98

一、接触电压和跨步电压 98

二、电弧烧伤 99

三、伤亡概率 99

3．利用单相短路电流 100

2．增大故障点的无功电流 100

4．利用功率方向继电器 100

一、历史回顾 100

第五节 继电保护选择性 100

1．增大故障点的有功电流 100

5．暂态电流首半波保护 101

6．5次谐波电流接地保护 101

二、微机接地保护 101

三、国内外运行经验 101

第六节 通信干扰与电磁兼容 102

一、通信干扰的原因及危害 102

二、谐振接地限制干扰的效果 103

1．音频干扰 103

2．工频干扰 103

3．接触干扰 103

4．地电位升高 103

6．零序电流干扰 104

三、高压电网产生的干扰及对策 104

5．纵向电势 104

第七节 绝缘水平 105

一、关于与国际接轨问题 105

二、关于降低绝缘水平问题 105

三、关于污闪问题 106

第八节 电缆网络 106

一、电缆网络的电容电流 106

二、电缆网络的接地故障 107

1．IEC对电缆额定电压的规定 110

三、不宜降低电缆的绝缘水平 110

2．GB对电缆额定电压的规定 111

3．综合经济指标 111

第九节 不同接地方式下中压电网的运行特性 112

一、一个常见的对照表 112

二、中压电网的内部过电压 112

1．中性点不接地电网 112

三、对表5-4的商榷 113

2．中性点谐振接地电网 113

四、发展前景 114

第十节 结语 114

第六章 高压电力系统谐振接地问题 117

第一节 引言 117

第二节 220kV系统中性点接地方式的变迁 117

一、德国220kV补偿系统 117

二、瑞典220kV补偿系统 118

第三节 154kV谐振接地系统运行经验 119

一、提高系统运行的可靠性 119

二、提高输电线路的耐雷水平 119

三、降低通信干扰到无害程度 120

四、接地故障的选择性 121

五、154kV系统的残流问题 122

第四节 110kV谐振接地系统的实践 123

2．减少台风引起的线路跳闸率 124

1．降低输电线路的雷击跳闸率 124

一、成功地消除了大量线路故障 124

二、防止发电厂、变电所单相接地扩大事故 125

三、防止人员伤亡重大事故 125

四、减轻通信干扰 125

五、必要时可允许带故障运行 126

六、过渡阶段的线路接地保护 126

七、绝缘配合与设备改造 126

八、减轻维修工作量 127

九、降低误操作和误动作概率 127

十、重大事故分析释疑 128

1．大面积停电事故 128

2．谐振过电压事故 128

第五节 对110kV系统中性点接地方式的几点看法 128

一、山区架空线路防雷问题 128

三、线路极限长度问题 129

二、联网问题 129

五、引进国外技术问题 130

四、多点接地短路事故问题 130

第六节 超高压、特高压系统的潜供电流电弧 131

一、潜供电流电弧的产生 131

二、潜供电流的补偿 132

1．自耦变压器 132

2．并联电抗器 132

3．中性点小电抗器 132

三、潜供电流电弧的熄灭 132

第七节 结语 133

第七章 发电机中性点谐振接地 135

第一节 引言 135

第二节 发电机中性点不同接地方式的主要运行特征 135

一、中性点直接接地方式 136

二、中性点经低阻抗接地方式 136

五、中性点经消弧线圈（谐振）接地方式 137

三、中性点不接地方式 137

四、中性点经高电阻接地方式 137

第三节 接地电流限值的研究与演进 138

一、德国 138

二、前苏联 139

三、捷克 139

四、中国 139

1．确定“安全接地电流”的必要性 139

2．试验条件 140

3．试验结果 140

4．安全接地电流推荐值 141

5．运行实例 142

第四节 高电阻接地方式 143

一、电弧接地暂态过电压 143

四、单相接地故障切机问题 144

三、继电保护依然复杂 144

二、接地故障电流的危害 144

五、综合经济指标问题 145

第五节 谐振接地方式 145

一、安全防护定子铁心 145

二、降低暂态过电压 146

三、提高接地保护灵敏度 147

四、简化工频耐压试验 148

五、提高发电机和电力系统的运行可靠性 148

第六节 结语 149

第八章 谐振接地方式的优化 151

第一节 引言 151

第二节 微机选线和微机接地保护装置 151

一、基波电量解析 152

1．基波电压的变化 152

2．基波零序电流的分布 153

二、有功电流接地保护 156

三、功率方向接地保护 157

四、谐波电流接地保护 157

五、暂态电流接地保护 158

六、负序电流接地保护 159

1．谐振接地电网 159

2．中性点不接地电网 159

七、电流信号注入式接地保护 159

八、零序导纳接地保护 160

九、残流增量接地保护 161

第三节 自动跟踪补偿装置 162

一、多级有载细调消弧线圈 163

二、无级连续调节消弧线圈 163

1．动铁式 163

2．动圈式 164

三、直流助磁式消弧线圈 164

1．磁阀式消弧线圈 166

四、磁阀式补偿装置 166

2．磁阀式组合型装置 167

五、可控硅调节消弧装置 168

1．消弧变压器 168

2．消弧线圈 170

六、调容式消弧线圈 170

七、电流注入式消弧线圈 171

1．少数固定分接头消弧线圈加注入电流 171

2．自动消弧线圈加注入电流 171

八、限压电阻的选择 172

九、自动测控系统 173

1．变频信号法 174

2．节点方程法 174

3．调谐测算法 174

6．电流注入法 175

第四节 需要说明的几个问题 175

5．相角控制法 175

4．状态比较法 175

一、电阻接地方式问题 176

二、法国的实践经验 176

三、美国的现状问题 177

四、日本的变迁问题 177

五、中国的若干问题 178

第五节 结语 180

第九章 谐振接地方式实施技术 183

第一节 引言 183

第二节 消弧线圈的参数选择 183

一、电网的电容电流 183

二、消弧线圈的容量 184

三、消弧线圈的台数 184

二、附加损耗问题 185

一、利用容量问题 185

第三节 与变压器、发电机的配合 185

四、消弧线圈的型式 185

三、接线方式问题 186

1．Y/△接线 186

2．Y/Z接线 187

3．Y/Y接线 187

二、发电机中性点 188

一、结点变电所 188

第四节 消弧线圈的装设 188

4．Y/Y/△接线 188

三、附属设备及保护装置 189

四、安装和试验 189

第五节 消弧线圈的调谐与运行 190

一、位移度允许值 190

5．高于线电压的过电压概率 191

4．最高过电压水平 191

3．恢复电压幅值 191

2．恢复时间 191

1．恢复电压初速度 191

二、残流无功分量允许值 191

6．故障点的残流 192

三、补偿状态 192

1．电力网络 192

2．发电机 193

四、运行灵活性 193

第六节 消弧线圈的操作 194

一、正常情况下的操作 194

1．线路的操作 194

2．转移中性点的操作 194

3．分接头的转换操作 195

二、接地故障的检出与清除 196

1．划分区域 196

2．手动拉路 196

一、采用自动消弧线圈 197

第七节 提高消弧线圈动作成功率的措施 197

3．清除故障 197

4．持续时间 197

二、加装微机选线或微机接地保护装置 198

三、消除绝缘弱点 198

四、降低不对称度 198

五、掌握消弧线圈伏安特性 198

六、掌握电容电流变化规律 198

七、欠补偿运行须适当 198

八、合理分区运行 199

九、正确掌握失谐度 199

十、提高运行管理水平 199

第八节 消弧线圈的实效 199

一、瞬间单相接地故障时不断电 199

二、永久性单相接地故障时不被动 201

三、对全网电力设备有保护作用 201

五、降低误操作与误动作概率 202

六、降低对接地装置的要求 202

1．线路设备 202

2．变电设备 202

四、减少维护检修工作量 202

七、减少人身伤亡和设备损坏概率 203

八、电磁兼容性好 203

第九节 结语 204

第十章 谐振接地系统的参数测量与计算 205

第一节 引言 205

第二节 残压测量与调谐试验 205

一、残压（含不对称电压）测量 206

二、位移电压测量与调谐试验 206

第三节 电容电流的直接测量 207

一、测量方法 208

1．在消弧线圈投入状态下 208

2．在消弧线圈退出状态下 208

1．三相对称系统 209

二、误差分析 209

2．三相不对称系统 210

3．最大误差计算 213

4．现场试验验证 217

三、安全注意事项 218

1．清除绝缘弱点 218

2．接地断路器三相接点串联 218

3．接地电流互感器加装保护间隙 218

4．合理确定被试电网范围 218

5．在接地状态下禁止操作线路断路器 218

6．缩减接地次数和持续时间 218

2．适当测量有功电流 219

5．及时验算测量结果 219

4．适当增大接地电流 219

3．所有仪表同时读数 219

1．选好仪器准确等级 219

四、测量注意事项 219

8．明确现场组织分工 219

7．隔离220V试验电源 219

6．慎选测量导线 220

7．归算整理试验结果 220

第四节 电容电流的间接测量 220

一、外加电容法 220

二、外加电压法 221

三、调谐法 222

1．测量零序电流 223

2．利用图解 223

3．通过估算 223

四、变频法 224

1．利用?和I0的变化 224

1．计算公式 225

五、电容增量法 225

3．利用?、I0和U0的变化 225

2．利用?和U0的变化 225

2．电容增量△C 226

3．不对称电压增量△U00 226

4．实测结果 226

5．几个要点 227

六、人工不对称法 227

第五节 电容电流计算 228

一、架空线路 228

1．精确计算法 228

2．图表估算 228

3．经验公式 229

二、电力电缆 229

三、电力网络 230

第六节 消弧线圈特性试验 230

一、伏安特性试验 230

4．发电机变压器组调压法 232

3．变压器更改接线法 232

1．电压谐振法 232

2．电流谐振法 232

二、温升试验 233

三、工频耐压试验 234

第七节 单相接地现场试验 234

一、现场消弧试验的几个要点 234

二、自动跟踪补偿装置调谐精度的校验 234

三、微机选线和微机接地保护装置动作情况的检验 235

第八节 结语 235

第十一章 消弧线圈的异常动作及损坏原因分析 237

第一节 引言 237

第二节 异常动作原因分析 237

1．电容电流随季节变化 238

二、失谐度减小 238

4．负荷不平衡 238

2．线路断线 238

3．非全相操作 238

1．运行方式改变 238

一、不对称度增大 238

2．消弧线圈伏安特性不良 239

3．电网频率波动 239

4．电网电压变动 240

三、电容、电磁耦合 240

1．变压器高、低压绕组间电容耦合 240

2．同杆架设线路间电容耦合 240

3．平行线路间电磁耦合 240

4．直接电气连接 241

四、其他原因 241

第三节 损坏和失灵原因分析 242

3．信号装置整定不当 242

2．电网阻尼率减小 242

1．断开中性点带有消弧线圈的变压器 242

一、振动引起元件损坏 243

二、涡流引起围屏烧毁 243

三、耐压方法不当使绝缘击穿 243

四、丝杠发热使绝缘油碳化变质 244

五、电流冲击引起绕组烧毁 244

六、分接开关拒动、误动 245

七、串联限压电阻过热 245

八、自动测控装置失灵 246

第四节 结语 246

第十二章 谐振接地系统的过电压及防止措施 247

第一节 引言 247

第二节 欠补偿断线过电压 247

一、事故前电网运行方式 247

三、防止措施 248

第三节 地网电位升高过电压 248

二、事故情况及原因分析 248

一、过电压的产生 249

二、原因分析及对策 249

1．35kV补偿电网 249

2．6．3kV发电机回路 249

第四节 定相过电压 250

一、定相过电压的危害性 250

二、过电压的起因 250

三、过电压的图解 251

四、利用电阻定相杆定相 252

第五节 线路碰线过电压 252

一、线路导线相碰 252

二、环流、中性点位移电压的计算 253

第六节 电容耦合过电压 253

一、变压器高、低压绕组间电容耦合 253

一、过电压起因 255

二、同杆架设线路间电容耦合 255

第七节 共用消弧线圈过电压 255

二、防止措施 256

第八节 断开两相接地短路过电压 256

一、44kV补偿电网 257

二、110kV补偿电网 257

三、66kV补偿电网 257

四、保护措施 257

第九节 中性点不稳定过电压 258

一、产生条件及现象 258

二、过电压机理 258

三、防止措施 258

第十节 配电变压器高压绕组接地过电压 259

一、研究结果 259

二、限制措施 259

二、原因分析及防止措施 260

一、事故简况 260

第十一节 断路器非全相投入过电压 260

第十二节 断线接地过电压 261

一、事故简况 261

二、原因分析及对策 261

第十三节 结语 262

第二节 大型发电机交流耐压试验 263

一、定子绝缘的等值回路 263

第一节 引言 263

第十三章 谐振原理在电力系统中的其他应用 263

二、超低频交流耐压试验 264

三、谐振工频耐压试验 265

1．并联谐振工频耐压试验 266

2．串联谐振工频耐压试验 267

四、串联谐振工频耐压试验的优点 269

第三节 电力电缆、电容器、GIS串联谐振工频耐压试验 269

一、电力电缆耐压试验 270

三、气体绝缘组合电器（GIS）耐压试验 271

二、电力电容器耐压试验 271

四、几种交流耐压试验装置 272

1．调感式装置 272

2．调容式装置 273

3．调频式装置 273

第四节 电力变压器等三倍频感应耐压试验 274

一、3倍频感应耐压试验装置 274

二、电力变压器3倍频感应耐压试验 274

三、电压互感器3倍频感应耐压试验 275

第五节 消弧线圈伏安特性和温升试验 276

一、伏安特性试验 276

1．常规并联谐振方法 276

2．串联谐振方法 276

3．混联谐振方法 277

二、温升试验 277

第六节 结语 277