高压输电系统的中性点接地PDF电子书下载

目录 1

序 1

引言 1

第一篇　接地故障和接地方式 2

第一章　高压电网内的充电电流 2

1．高压输电线的电容效应 2

2．几种基本导线排列方式的电容 3

3．简单导线系统的电容图解。定义 6

4．平行架设的多导线系统（直按电容，泄漏电导） 11

5．双芯和三芯电缆的电容 15

6．接地故障的性质 16

参考资料 17

文献 17

第二章 正常和接地故障情况下的高压系统。中性点接地的理论 17

1．浮悬的中性点，电气重心。中性点位移 17

2．关于电气重心的一般原理 19

第二章结语 1 23

3．中性点不接地的三相系统中由于接地故障所承受的电压 23

4．电容性接地故障电流的分布 25

5．电流和电压的零序分量。几个典型例子 31

6．其他重要故障型式的等效电路 33

7．输电线路的零序阻抗 35

8．变压器的零序阻抗 41

8.1．星形-星形结线的内铁型变压器 41

8.2．星形-星形结线，磁归路畅通的电力变压器。单相变压器组 44

8.3．三角形-星形结线的变压器 45

8.4．曲折形结线的变压器 47

8.5．用二次结线来短路零序分量 48

9.1．圆磁化 49

9．旋转电机的零序阻抗 49

8.6．斯高脱结线的变压器 49

9.2．单层绕组 50

9.4．轴磁通 51

9.5．参数值 51

9.3．双层绕组 51

10．接地故障时健全相的稳态电压 52

10.1．中性点直接接地 52

10.2．中性点经电抗接地 54

10.3．中性点经电阻接地 56

10.4．不接地和谐振接地的系统 57

10.4.1．持续性接地故障，其发生的频率和持续的时间 57

10.5．电流和电压应力的互换性 59

10.7.1．低电抗接地 60

10.6．有效接地的系统 60

10.7．数字例子 60

10.7.2．低电阻接地 61

10.8．过电压和故障电流的一般曲线 63

10.9．发电机接地问题的说明 65

10.10．接地故障所引起的动态过电压 69

10.10.1．中性点不接地系统。在接地故障和系统之间的集中电抗的效应 70

10.10.2．不接地的中性点。断线时的接地故障 74

11.1．雷电冲击波 82

11.1.1．直接雷击 82

11．接地和不接地系统的暂态绝缘应力 82

10.10.3．在不对称短路的发电机的开路轴上的过电压 82

11.1.2．感应过电压 84

11.2．故障时的暂态过程 85

11.2.1．突然接地时的暂态过程 85

11.2.2．弧光接地 86

11.3．操作过电压 87

11.3.1．励磁电流的开合 87

11.3.2．切断无负荷线路 88

11.4．现场经验。结论 91

12．输电线路和发变电站设备的绝缘水平。 94

接地方式的影响 94

12.1．输电线路 95

12.2．开关设备 97

12.3．变压器 100

12.4．交流发电机 102

12.5．其他设备 103

13．由接地故障引起的电力回路间电容相互作用 104

14．电力回路对电信回路的干扰。接地方式的影响 105

14.1．电容干扰 106

14.1.1．大地环路和大地环路间的相互作用 106

14.1.2．电力回路的大地环路和电信回路的金属环路间的相互作用 108

14.1.3．两回路的金属环路间的电容相互作用 108

14.2．电磁干扰 109

14.1.5．单线大地回归的电信回路 109

14.1.4．电力回路的金属环路在静电方面对电信回路的大地环路的相互作用 109

14.2.1．大地环路和大地环路间的相互作用 110

14.2.2．电力回路的大地环路和电信回路的金属环路间的相互作用 113

14.2.3．电力回路的金属环路和电信回路的金属环路间的相互作用 114

14.2.4．电力回路的金属环路和电信回路的大地环路间的相互作用 114

14.2.5．单线大地回归的电信回路 114

14.3．数例比较 115

15．接地故障邻近的电压梯度 117

16.1.1．优点 119

16．接地方式的选择及其优缺点 119

16.1．中性点有效接地的系统 119

16.1.2．缺点和减轻缺点的方法 120

16.2．中性点阻抗接地的系统 121

16.2.1．电抗接地系统 121

16.2.2．电阻接地系统 121

16.2.3．阻抗接地系统的其他特点 123

参考资料 124

文献 128

1．接地故障的开始和发展 134

1.1．介质强度的逐渐变化 134

第三章　三相系统内由接地故障引起的暂态现象 134

1.2．对地间隔的突然减低 135

1.3．发变电站设备的绝缘事故 135

1.4．架空输电线 136

1.5．从公布的接地故障统计中分析运行记录 141

1.6．发生次数和正常工频波的关系 145

1.7．电缆系统内的接地故障 147

2．由正常状况过渡到接地状况的现象（接地暂态现象） 147

2.1．发生绝缘事故后的进行波 147

2.2．变压器和旋转电机对放电波的反应 149

2.3.1．不接地系统 152

2.3．变压器（或发电机）和线路间的中频暂态现象 152

2.3.2中性点直接接地的系统 157

3．接地故障的遮断和恢复期暂态现象 159

4．间歇性接地故障（弧光接地） 163

4.1．重燃的机理 163

4.2．振荡熄弧的机理 164

4.3．彼得生理论的一些特点 166

4.4．正常工频熄弧时弧光接地的机理 170

4.5．中性点不接地系统内弧光接地的实验性观察 172

4.6．用系统中性点接地来防止弧光接地 175

4.7．中性点接地系统内弧光接地的实验性观察 177

5．由接地故障暂态阶段引起的感应效应 178

5.1．在进行波阶段的干扰现象 178

5.2．由振荡暂态引起的干扰。对邻近系统的作用 180

5.3．串联变压器上振荡暂态的感应作用 181

参考资料 183

文献 185

第四章　接地故障消除措施的发展和目前趋势 187

1．消除接地故障与遮断接地故障的对比 187

2．消弧接地开关 188

3．管型避雷器（排气式保护间隙） 189

4．故障线路的快速重合 191

5．对相序分量具有辨别反应的串联电抗 198

6．接地故障补偿装置（消弧线圈） 199

参考资料 199

文献 201

第二篇　谐振接地 204

第五章　接地故障补偿装置（消弧线圈）。一般理论 204

1．有关历史和名词的说明 204

2．持续性接地故障时接地故障补偿装置的作用 204

4．具有接地故障补偿装置的系统中接地故障电弧的熄灭 209

3．有持续性接地故障的系统运行 209

5．具有接地故障补偿装置的系统中发生故障后的暂态分量 217

6．功率损失对接地故障补偿装置运行的影响 222

7．残余故障电流的功率损失分量 223

8．中性点接消弧线圈的电力变压器的选择 226

9．辅助接地变压器 232

10．消弧线圈电流所经过的系统其余部分 234

11．接地故障补偿装置的不同形式 234

11.1．三相接地故障补偿装置中磁路的双重作用 235

11.3．真实的三相接地故障补偿装置 236

11.2．满意的三相谐振接地装置的主要特性 236

11.4．磁路互联式三相接地故障补偿装置 237

11.5．具有互联星形绕组的磁路互联形式 238

11.6．具有星形-三角形绕组的磁路互联装置。鲍赫变压器 240

11.7．三相接地故障补偿装置与中性点接地电抗器的比较 242

12．同时补偿接地故障电流和线路充电电流的装置 243

13．谐振接地与非谐振接地的比较 244

参考资料 245

文献 245

1.1．功率损失分量的补偿 247

1．残余故障电流及其补偿 247

第六章 接地故障补偿装置（消弧线圈）。特殊问题 247

1.2．谐波分量的补偿 250

1.2.1．残余故障电流中高次谐波的来源 250

1.2.2．残余故障电流中谐波的补偿 253

1.3．不对称系统的残余故障电流 256

2．谐振接地系统中故障阻抗的影响 257

3．电缆系统中应用接地故障补偿装置 262

4．谐振接地系统中的谐振现象 264

4.1．谐振接地系统中电容不对称的效果 265

4.1.1．永久性不对称 265

4.1.2．暂时性不对称 265

4.1.3．谐振接地系统电容不对称的等效电路 266

4.1.4．暂时性不对称百分率的数值 267

4.1.5．由电容不对称引起的中性点位移。损失的限制作用。琼纳斯的圆图 268

4.1.6．电容不对称引起的中性点位移。磁饱和的限制作用 273

4.2．能和电抗器作为相接地装置和中性点接地装置的运行特性 276

4.3．变压器绕组和电源电压不对称的效果 279

4.3.1．由短路匝造成的电压不对称 279

4.3.2．带负荷调整分接头装置所产生的电压不对称 279

4.3.3．相绕组断线 280

4.3.4．由注入零序分量所引起的电压 281

不对称 281

4.4.2．非谐振的调谐 282

4.4．谐振接地系统中限制中性点位移的方法 282

4.4.1．饱和磁路 282

4.4.3．增大功率损失分量 283

4.4.4．消除不对称的原因 284

5．线路间电容耦合在电力系统间引起的相互作用。电容耦合的补偿（横补偿） 284

5.1．多导线线路由单个等效导线来代表 285

5.2．三角形接法的去耦合线圈 289

5.3．星形接法的去耦合线圈 290

5.4．去耦合变压器 295

5.5．阻尼电阻 297

5.7．三角形接法去耦合线圈的圆图 298

5.6．第统中性点的直接互相连接 298

5.8．星形接法去耦合线圈的圆图 301

5.9．去耦合变压器中性点电压向量的轨迹 303

5.10．有效接地系统与谐振接地系统的相互作用 303

6．有金属连接的双回线路的电容接地故障电流 304

7．谐振接地系统对邻近通信线路的干扰 306

7.1．基频干扰 306

7.2．音频干扰 307

8．消弧和正常运行时对称运行的通用条件 308

8.1．具有n根导线的单独系统 308

7.3．直接接触的干扰 308

8.2．两个系统。补偿和去耦合的通用理论 310

9．特长线路的接地故障补偿 312

9.1．特长线路的图解分析 312

9.2．对于谐振接地系统的应用 314

9.2.1．在线路一端的接地故障补偿装置 315

9.2.2．在线路中间某点的接地故障补偿装置 317

9.2.3．线路两端的接地故障补偿装置 317

9.2.4．功率损失的影响 318

10．采用谐振接地方式的限度 319

11.1．基频过电压 321

11．谐振接地系统中的过电压 321

11.2．操作过电压 322

11.2.1．断开励磁电流 322

11.2.2．断开线路充电电流 323

11.2.3．谐振接地系统中断开两相对地故障 325

11.2.4．实际和模拟系统中观察到的操作过电压 328

11.3．雷击过电压 328

11.3.1．接地方式对雷击过电压的数值和形状的影响 328

11.3.2．由雷击进行波在接地装置中引起的绝缘应力 330

11.3.3．减少接地装置绝缘应力的方法 333

11.3.4．接地装置的冲击绝缘水平建议值 334

11.3.5．避雷器和接地故障补偿装置的工作范围和任务 335

11.3.6．多相雷击闪络对于谐振接地系统运行特性的影响 336

12．电晕对于消弧的影响 338

13．谐振接地系统对不同形式系统扰动的反应 342

13.1．变压器不对称 342

13.2．同时发生短路和接地故障 342

13.3．系统稳定 343

14．接地故障的测定和消除 343

14.1．接地故障的指示 344

14.2．瞬时性接地故障的高速指示 344

14.3．持续性接地故障 345

14.3.1．残余故障电流中有功分量的分布 346

14.3.2．瓦特计式接地故障继电器。设计特点。时间分级 348

14.3.3．电压互感器，结线和特性要求 350

14.3.4．电流互感器，结线和特性要求 352

14.3.5．系统中固有的使接地故障继电器不正确动作的因素 355

14.3.6．人为地增加有功分量 357

14.4.1．不接地和高阻抗接地系统 358

14.4.2．有效接地和低阻抗接地系统 358

14.4.非谐振接地系统的接地故障继电保护 358

14.3.7．电力变压器的接地故障保护 358

14.4.3．母线保护 365

14.4.4．故障得到防止的系统中的次生效应 366

参考资料 366

文献 368

第七章 谐振接地系统行为的评价。在减少故障率上与其它方法的比较 376

1．中性点利用谐振接地的系统在运行上的优点 376

2．运行经验 377

3．与其它降低故障率方法的比较 382

3.1．避雷线的遮蔽 382

3.2．改善的接地 385

3.3．提高绝缘水平 386

3.4．管型和阀型避雷器 387

3.5．快速重合 387

3.6．双回线路 387

3.7．不间断供电。实际成就，改善运行所需的费用 389

参考资料 389

文献 390

第八章　接地故障补偿设备的设计和布置 392

1．接地故障电容电流的决定 392

1.1．三相单回线路 393

1.2．三相双回线路 396

1.3．精确的计算法 398

1.4．近似法的应用于联立方程式组 399

1.5．系数的缩减。等值导线 400

1.6．架空线的图和表 403

1.7．绝缘子电容的校正及其它 407

1.8．电缆的接地故障电容电流曲线 407

1.9．接地故障电容电流的快速估算 407

1.10．直接测量 408

2．接地故障补偿装置的定额、位置和布置 409

2.1．定额 409

1.11．电容电流和泄漏电流的季节性变化 409

2.2．位置 410

2.3．布置 411

2.4．辅助设备 412

3．接地故障补偿装置设计所需的资料 414

参考资料 414

文献 415

第九章　接地故障补偿装置的设计、试验及投入运行 417

1．接地故障补偿装置的设计 417

1.1．一般设计原则 417

1.2．热的定额 419

1.3．绝缘等级 420

1.4．分接关和辅助线卷的设计。等效框架尺寸 421

1.5．线圈电流的连续调节 427

1.5.1．采用由直流控制的电抗器 428

1.5.2．杵式电抗器 428

1.5.3．移动线圈式调节 430

1.6．线卷布置 431

1.7．损耗；铜铁损比率 433

1.8．三相式接地故障补偿装置 434

1.9．实际设计举例 436

2.1．中等容量的接地故障补偿装置 441

2．接地故障补偿装置的试验 441

2.2．大容量的定额 443

3．接地故障补偿装置及其附属设备的投入运行 443

3.1．利用人工接地故障进行试验 444

3.1.1．V形曲线法 444

3.1.2．圆图法 444

3.1.3．瓦特表法 447

3.2．利用自然的或人为的系统不平衡的试验 447

3.4．接地故障继电器的投入 448

3.3．投入前系统情况的检查 448

参考资料 450

文献 451

第十章 谐振接地系统中调谐的监视和 451

自动控制 451

1．调谐的监视 452

1.1．间接（手动操作）监视 452

1.2．直接监视 453

1.2.1．利用自然的系统不平衡 453

1.2.2．人为的不平衡 453

1.2.3．中性点注入 454

2.1．补偿计继电器 458

2．自动调谐 458

2.2．补偿计电动机 459

2.3．对最大中性点位移的自动调谐 460

参考资料 461

文献 461

第十一章　谐振接地在各地的应用 462

1．德国 462

2．美国 464

3．英国 468

4．爱尔兰 469

5．非洲南部 470

7．新西兰 473

6．澳大利亚 473

8．加拿大 475

9．马来亚 476

10．斯堪的那维亚 477

11．中欧和西欧 480

12．苏联 482

13．日本 482

14．其他 482

参考资料 483

文献 485

附录 489