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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′n73

2．位移电压分量U″n75

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△C226

3．不对称电压增量△U00226

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