電力系統(tǒng)中性點接地方式

1、電力系統(tǒng)中性點接地方式簡述電力系統(tǒng)中性點是指星形連接的變壓器或發(fā)電機的中性點。電力系統(tǒng)的中性點接地方式是一個綜合性的技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身安全、設(shè)備安全、 絕緣水平、過電壓保護、繼電保護、通信干擾（電磁環(huán)境）及接地裝置等問題有密切的關(guān)系。電力系統(tǒng)中性點接地方式是人們防止系統(tǒng)事故的一項重要應(yīng)用技術(shù)，具有理論研究與實踐經(jīng)驗密切結(jié) 合的特點，因而是電力系統(tǒng)實現(xiàn)安全與經(jīng)濟運行的技術(shù)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)中性點接地方式主要是技術(shù)問題，但也是經(jīng)濟問題。在選左方案的決策過程中，應(yīng)結(jié)合系統(tǒng) 的現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃進行技術(shù)經(jīng)濟比較，全面考慮，使系統(tǒng)具有更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，避免因決策失誤而造 成不良后果。簡言之，

2、電力系統(tǒng)的中性點接地方式是一個系統(tǒng)工程問題。接地，岀于不同的目的，將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線和接地體與大地作良好的電氣連接稱為接地。 根據(jù)接地的目的不同，分為工作接地和保護接地。工作接地是指為運行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一點接地。如變壓器中性點直接接地或經(jīng)消弧線圈 接地、避雷器接地等都屬于工作接地。保護接地是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一點接地。如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地、互感 器二次線圈接地等。接地方式主要有2種，即宜接接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)。1. 中性點直接接地系統(tǒng)中性點直接接地系統(tǒng)一一又稱大電流系統(tǒng)：適于llOkV以上的供電系統(tǒng)，380V以下低壓系統(tǒng)。直接接 地系統(tǒng)發(fā)生單相接地

3、是會使保護馬上動作切除電源與故障點。隨著電力系統(tǒng)電壓等級的增髙和系統(tǒng)容量增大，設(shè)備絕緣費用所占比重也越來越大。中性點不接地方 式的優(yōu)點已居于次要地位，主要考慮降低絕緣投資。所以，llOkV及以上系統(tǒng)均采用中性點直接接地方式。 對于380V以下的低壓系統(tǒng)，由于中性點接地可使相電壓固立不變，并可方便地獲得相電壓供單相設(shè)備用電, 所以除了特定的場合以外（如礦井），亦多采用中性點接地方式。對于高壓系統(tǒng)，如llOkV以上的供電系統(tǒng)，電壓高，設(shè)備絕緣會高，如果中性點不接地，當(dāng)單相接地 時，未接地的二相就要能夠承受J 3倍的過電壓，瓷絕緣子體積就要增大近一倍，原來1米長的絕緣子就 要增加到米以上，不但制造起

4、來不容易，安裝也是問題，會使設(shè)備投資大大增加：另外llOkV以上系統(tǒng)由 于電壓髙，桿塔的高度也高，不容易出現(xiàn)單相接地的情況，因而就是出現(xiàn)了接地就跳閘也不會影響多少供 電可靠性，因而從投資的經(jīng)濟性考慮，在llOkV以上供電系統(tǒng)，多采用中性點直接接地系統(tǒng)。在低壓380/220V系統(tǒng)中，有許多單相用電設(shè)備，如果中性點不接地運行，則發(fā)生單相接地后，有可能 未接地的相電壓會升高，因過電壓燒毀家用電器，從安全性考慮，必須采用中性點直接接地系統(tǒng)，將中性 點牢牢接地。lkV以下的供電系統(tǒng)（380/220伏），除某些特姝情況下（井下、游泳池），絕大部分是中性點接地系 統(tǒng)，主要是為了防止絕緣損壞而遭受觸電的危險。

5、中性點直接接地系統(tǒng)的優(yōu)點：發(fā)生單相接地時，其它兩完好相對地電壓不會升高，因此可降低絕緣費 用，保證安全。中性點直接接地系統(tǒng)的缺點：發(fā)生單相接地短路時，短路電流大，要迅速切除故障部分，使供電可靠 性低。2. 中性點不接地系統(tǒng)中性點不接地系統(tǒng)一一又稱小電流系統(tǒng)；目前我國中性點不接地電網(wǎng)的適用范圍如下。（1）310kV電網(wǎng)中，當(dāng)單相接地電流小于30A時，如要求發(fā)電機能帶內(nèi)部單相接地故障運行，則當(dāng)與 發(fā)電機有電氣連接的3-10KV電網(wǎng)的接地電流小于5A時。（2）20飛6kV電網(wǎng)中單相接地電流小于10A時。中性點不接地系統(tǒng)是中性點非有效接地系統(tǒng)的一種，實際上可以視為經(jīng)容抗接地的接地系統(tǒng)。該電容 是由電網(wǎng)

6、中的電纜、架空線路、電機、變壓器等所有電氣產(chǎn)品的對地耦合電容所組成的。當(dāng)發(fā)生單相接地 故障時，流經(jīng)故障點的穩(wěn)態(tài)電流是單相對地電容電流。此接地方式在我國中壓電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。如果三相電源電壓是對稱的，則電源中性點的電位為零，但是由于架空線排列不對稱而換位又不完全 等原因，使各相對地導(dǎo)納不相等，則中性點將會產(chǎn)生位移電壓。一般情況位移電壓不超過電源電壓的5%, 對運行的影響不大。當(dāng)中性點不接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，非故障的二相對地電壓將升高，由于線 電壓仍保持不變，對用戶繼續(xù)工作影響不大。單相接地時，當(dāng)接地電流大于10A而小于30A時，有可能產(chǎn)生不穩(wěn)泄的間歇性電呱，隨著間歇性電弧 的產(chǎn)生將引

7、起幅值較高的弧光接地過電壓，其最大值不會超過倍相電壓，對于正常設(shè)備有較大的絕緣裕度, 應(yīng)能承受這種過電壓，對絕緣較差的設(shè)備、線路上的絕緣薄弱點和絕緣強度很低的旋轉(zhuǎn)電機有一定威脅， 在一定程度上對安全運行有影響。由于中性點不接地配電網(wǎng)的單相接地電流很小，對鄰近通信線路、信號系統(tǒng)的干擾小，這是這種接地 方式的一個優(yōu)點。中性點不接地方式也就是中性點對地絕緣方式，該方式結(jié)構(gòu)簡單、運行方便，不需要增加附加電力設(shè) 備，投資便宜，很適合于農(nóng)村10kV架空線路的輻射形或樹狀形供電電網(wǎng)。這種接地方式在運行中，如果發(fā) 生單相接地故障，流過故障點的電流僅為電網(wǎng)對地的電容電流，數(shù)值很小，可以裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置，以便 及

8、時發(fā)現(xiàn)單相接地故障，迅速處理，避免貝發(fā)展為兩相短路而造成停電事故。對中壓系統(tǒng)，如6kV66kV系統(tǒng)，大多是三相用電設(shè)備，且設(shè)備多在室外，出事的幾率比較多，設(shè)備絕 緣強度也比較高，即便出現(xiàn)了單相接地，未接地相電壓升高也能承受，三相平衡對稱的關(guān)系沒有改變，也 就是說三相系統(tǒng)還能正常運轉(zhuǎn)，這時從可靠性考慮，還是在中壓系統(tǒng)采用中性點不接地系統(tǒng)比較好在煤礦井下，我國、西徳等國禁止中性點接地，其主要目的是為安全，減小了單相接地電流，但即使 小的單相接地電流，煤礦井下也不允許存在，因此在煤礦井下，安裝有檢漏繼電器，就是當(dāng)電網(wǎng)對地絕緣 阻抗降低到危險值或人觸及一相導(dǎo)體或電網(wǎng)一相接地時，能很快地切斷電源，防止觸

9、電、漏電事故，提前 切斷故障設(shè)備。中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)電阻接地的目的根據(jù)外國電網(wǎng)的運行經(jīng)驗，當(dāng)電網(wǎng)中性點不接地時，即使單相接地電容電流不大，也會由于對地電弧 燃燒與熄滅的重復(fù)過程，使健全相的電位可能升高到破壞其絕緣水平，甚至形成相間短路故障。如果在中 性點串聯(lián)接入某一電阻器以后，泄放熄孤后半波的能量，則中性點電位降低，故障相的恢復(fù)電壓上升速度 也減慢，從而減少電弧重燃的可能性，抑制電網(wǎng)過電壓的幅值。這一特點是電阻接地的主要目的，實際上 是著眼于網(wǎng)絡(luò)安全供電問題。電阻接地系統(tǒng)的分類電阻接地系統(tǒng)有高電阻接地和低電阻接地的區(qū)別。（-）髙電阻接地系統(tǒng)高電阻接地系統(tǒng)應(yīng)符合零序電阻Ro小于等于1/3Co

10、（Co為系統(tǒng)每相對地分布電容，pF）準(zhǔn)則。與高電阻接地配合的保護方案，通常是檢測和報警，以下是高電阻接地方式必備的三點要求：限制單相接地電流小于等于10A：限制暫態(tài)過電壓在倍相電壓以下；不要求立即切除接地故障。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，限制單相接地故障電流在10A以下，這是使系統(tǒng)接地后還可繼續(xù)帶故障運行的前提。從 中也可以看岀，當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于等于10A時，要對電流加以限制。系統(tǒng)中的零序電阻R0應(yīng)包括中性點電阻器電阻RN和故障點的過渡電阻Rd在內(nèi)，而線路本身的阻抗可略 去不計。（二）低電阻接地系統(tǒng)低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)符合零序電阻Ro與其零序電抗X0之比大于等于2。其中X0是系統(tǒng)等值零序電抗。接地故障電流通常

11、至少采用100A,苴更多的應(yīng)用電流值是2001000A低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)巻有選擇性 的、立即切除接地故障線路的保護裝置：其電阻值選取應(yīng)為該保護裝置提供足夠大的電流。中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)點：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，三相用電設(shè)備能正常工作，允許暫時繼續(xù)運行 兩小時之內(nèi)，因此可靠性高。中性點不接地系統(tǒng)的缺點：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩條完好相對地電壓升到線電壓，是正常 時的丿3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費用。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)一一適于3飛6kV系統(tǒng)，可避免電弧過電壓的產(chǎn)生：不接地系統(tǒng)如果發(fā)生單 相接地，系統(tǒng)可以正常運行兩小時以內(nèi)，必須找出故障點進行處理，否則會擴大

12、故障。當(dāng)系統(tǒng)容量增大， 線路距離較長，致使單相接地短路電流大于某一數(shù)值時，接地電弧不能自行熄火。為了降低單相接地電流, 常采用消弧線圈接地方式。所以，消弧線圈接地方式，即可保持中性點不接地方式的特點，又可避免電弧 過電壓的產(chǎn)生，是當(dāng)前3飛6kV系統(tǒng)普遍采用的接地方式。該方式就是在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，利用消弧線圈 的電感電流補償線路接地的電容電流，使流過接地點的電流減小到能自行熄火的范恫，它的特點是在線路 發(fā)生單相接地故障時，可按規(guī)程規(guī)泄?jié)M足電網(wǎng)帶單相接地故障運行2h。對于中壓電網(wǎng)，因接地電流得到補 償，單相接地故障不會發(fā)展成相間短路故障，因而中性點經(jīng)

13、消弧線圈接地方式大大提高了供電可靠性，這 一點優(yōu)越于中性點經(jīng)小電阻接地方式。中性點經(jīng)消弧線圈接地，保留了中性點不接地方式的全部優(yōu)點。由于消弧線圈的電感電流補償了電網(wǎng) 接地電容電流，使得接地點殘流減少到5A及以下，降低了故障相接地電弧恢復(fù)電壓的上升速度，以致電弧 能夠自行熄滅，從而提高供電可靠性。經(jīng)過消弧線圈接地系統(tǒng)的過電壓幅值不超過，因此接有消弧線圈的電網(wǎng)，稱為補償電網(wǎng)。經(jīng)消弧線圈 接地的電網(wǎng)稱為諧振接地系統(tǒng)，它有自動跟蹤補償方式和非自動跟蹤補償方式兩種。前者比后者有無可比 擬的優(yōu)點，目前電力系統(tǒng)無論新建或擴建都采用自動調(diào)諧消弧線圈，并正在逐步淘汰非自動調(diào)諧消弧線圈。近年來，我國城市100電網(wǎng)

14、越來越多地用電纜作為供電線路，這必然會使單相接地電容電流大幅度增 加，也必須考慮限制措施。傳統(tǒng)的消弧線圈都是單相的，而我國供電系統(tǒng)變壓器的610KV側(cè)都是三角形聯(lián) 接的，要使消弧線圈能與三相電網(wǎng)相聯(lián)，必須有三相接地變壓器配合，通過接地變壓器組成的人為中性點 才能與電網(wǎng)相聯(lián)。近年來，國內(nèi)外新研制了幾種自動跟蹤的消弧線圈，但結(jié)構(gòu)上仍然沒有多少變化，還是 單相的。要在610kV電網(wǎng)上使用，依然需要接地變壓器的配合。消弧線圈的補償原理我們知道，610kV電網(wǎng)單相接地電流中主要是電容電流，而流過接地點的電流是整個電網(wǎng)的零序電流, 任同一零序電壓U0的作用下，電感電流的方向總是和電容電流的方向相反，要減少

15、電網(wǎng)單相接地電流值， 就必須在電網(wǎng)上附加一些能夠產(chǎn)生零序電感電流的設(shè)備，以抵消電容電流。接地電流的計算在中性點不接地的610kV電網(wǎng)中，電網(wǎng)每相對地存在著分布電容和分布絕緣電阻，在計算接地電流時, 可以把它們用集中參數(shù)來表示，如圖4-1-1所示。當(dāng)電網(wǎng)某相發(fā)生單相經(jīng)電阻接地時(電阻為零便為直接接 地)，在接地點有一接地電流流過，下而分析一下接地電流的計算。圖4 - I丨6 10kV供電系統(tǒng)孔，“，乩；一電網(wǎng)各相電源電壓：“冷，一電網(wǎng)各相對地電尿;(:電網(wǎng)毎相對地電容：1(電網(wǎng)每相對地絕緣電阻：心:接地電陰AlA2從分析可以看出：流過接地點的電流在數(shù)量上就等于整個電網(wǎng)的零序電流之和，其大小不僅同電網(wǎng)的 電壓、單相接地電阻有關(guān)，而且同電網(wǎng)對地的電容以及對地的絕緣電阻有關(guān)。對于610kV電網(wǎng)來說，由于 電網(wǎng)對地電容較大，容抗遠小于電網(wǎng)對地絕緣電阻值，所以，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，流過接地點的 電流主要是電容電流。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)點：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，三相用電設(shè)備能正常工作，允許暫時 繼續(xù)運行兩小時之內(nèi)，因此可靠性高，還可以減少接地電流：中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的缺點：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩條完好相對地電壓升到線電壓, 是正常時的J 3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費用。3. 各種中性點接地方式的綜合比較各種中性點接地方式的綜合比較F 號中性點 接地方式中性