第二章電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

1、鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWER 00l_EGE第二章電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式本章分析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)常用接地方式 的特點(diǎn)及適用范圍 6鄭蚪電力髙等專科學(xué)枝NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGEN概述一、定義、中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星形繞組的公共點(diǎn)。二、種類1. 中性點(diǎn)不接地VIA 2. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3. 中性點(diǎn)直接接地 前兩種又稱中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，也稱為小接地電流系統(tǒng)。后一種稱為大接 地電流系統(tǒng)。三、中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同對(duì)系統(tǒng)的影響1. 供電可靠性；2. 電氣設(shè)備和線路的絕緣水平;3. 通訊系統(tǒng)的干擾

2、;4. 繼電保護(hù)的正確動(dòng)作?？傊?，中性點(diǎn)釆用何種運(yùn)行方式，實(shí)際上是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)許多方面的綜合 性問(wèn)題。本章對(duì)此作一般性介紹。ZEPCJ鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWER 00l_EGE2.1中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（一）正常運(yùn)行.1 電壓情況：Un = "匕+必'+ "必Yw + Yv + Yw如三相導(dǎo)線經(jīng)完善換位，各相對(duì)地電容相等。即 CU=CV=CW=C,貝lj¥u=Yv=Yw=Yo 所以 下一頁(yè)U U U V U WZEPCJ鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWER 00

3、l_EGE返鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWER 00l_EGE可見(jiàn)正常運(yùn)行中，電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，即中性點(diǎn)對(duì) 地電位相等。U相:V相:W相:則各相對(duì)地電壓為:U ud = U U U n U u U vd U v + n U v U wd = U w + n = U w結(jié)論：正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地 電壓為零。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE2電流情況：由于各相對(duì)地電壓為電源各相的相電壓。所 以電容電流大小相等，相位差為1200。它們之和 仍為零，所以沒(méi)有電容電流流過(guò)大地。當(dāng)各相對(duì)地電容不等時(shí)，

4、Un不為零，發(fā)生中 性點(diǎn)位移現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常運(yùn) 行時(shí)中性點(diǎn)所產(chǎn)生的位移電壓較小，可忽略。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWER 00l_EGE（二）單相接地故障1 電壓情況：上圖所示為W相發(fā)生完全接地的情況，完全接地即金屬性接地，即 接地電阻為零。很容易看出，中性點(diǎn)對(duì)地電壓各相對(duì)地電壓情況：U相：U nd 二二 U ii +U n U uw（線電壓） v 相：Uvd =U v +n U vw（線電壓）W 相：U wd :=0結(jié)論:故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為線電壓, 中性點(diǎn)對(duì)地電壓為相電壓。P 一畝ZEPCJ鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZG

5、NIOU 三匚ECTRIC ROWER 00l_EGE返鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE2.電流情況：w相接地時(shí)，三相電容電流不對(duì)稱。w相電容電流為零，其他兩相電容 電流的有效值為：IcU=IcV=WCUxo其中：Ux相電壓；3角頻率；C相對(duì)地電容。這時(shí)三相電流之和不在為零，大地有電流涯過(guò)，W相接地處的電流簡(jiǎn)稱 為接地電流，用Ic表示。則：Ic = - ( Icu + Ic.)經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為：Ic = 3wCUx,而正常運(yùn)行時(shí)的一相對(duì)地電 流為：Ic=wCUxo可見(jiàn)單相故障時(shí)的接地電流等于正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì) 地電容電流的三倍。由于對(duì)地電容與線路

6、的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度有關(guān)，很難得 到C的參數(shù)。故實(shí)用計(jì)算可按下式計(jì)算：Ic(厶 +35lU “350式中：、22架空線路和電纜線路長(zhǎng)度，km；Un網(wǎng)絡(luò)的線電壓，KV；鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE3.不完全接地的簡(jiǎn)單情況1=當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過(guò)一定的電阻接地，接地相對(duì) 地電壓大于零而小于相電壓，未接地相對(duì)地電壓大于相電 壓而小于線電壓。中性點(diǎn)對(duì)地電壓大于零而小于相電壓, 線電壓仍保持不變，但此時(shí)接地電流要小一些。4.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)單相接地故障時(shí)，由于線電壓保持不變，用戶雖然能繼續(xù) 工作，但是接地處電流可能會(huì)出現(xiàn)電弧。當(dāng)線路不長(zhǎng)、電壓不高時(shí)，接地

7、電流較小，電弧一般能自 動(dòng)熄滅，特別是35kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣方面的投資增 加不多，而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出，所以中性點(diǎn)宜采 用不接地的運(yùn)行方式。當(dāng)電壓高、線路長(zhǎng)時(shí)，接地電流較大?？赡墚a(chǎn)生穩(wěn)定電弧 或間歇性電弧，而且電壓等級(jí)較高時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面 的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE5目前我國(guó)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍:(1)電壓在500V以下的三相三線制裝置;(2) 310kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流IcW30A時(shí);(3) 2060kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流IcWlOA時(shí)；(4) 與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的320kV系統(tǒng), 如要求

8、發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，當(dāng)接地 電流IcW5A時(shí)。當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線 圈接地或直接接地的運(yùn)行方式。鄭蚪電力髙等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGEN1、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有單相接地故障時(shí)可繼續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)接地電流較大時(shí)容易產(chǎn)生接地而造成危害。為了克服這一缺 點(diǎn)，可設(shè)法減小接地處的接地電流。采用的方法是在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)使接地處 流過(guò)一個(gè)感性電流，因而減小接地電流， 釆用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE（一）消弧線圈的工

9、作原理1.消弧線圈的結(jié)構(gòu)與型號(hào)消弧線圈裝有鐵芯,可調(diào)、電阻小、電抗很大，外 形跟小容量變壓器相似，裝在發(fā)電機(jī)或變壓器的 中性點(diǎn)與大地之間。為調(diào)節(jié)線圈扎數(shù)，通常有 59個(gè)分接頭可選用，用來(lái)改變補(bǔ)償程度，國(guó)產(chǎn) 型號(hào)為XDJLo其中X消弧線圈；D單相； J油浸式；L鋁線。2.消弧線圈的類型消弧線圈有多種類型，包括分級(jí)調(diào)扎式、在線分 級(jí)調(diào)扎式、氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式、王 直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式、五柱式等=頁(yè)鄭刑電力高等?？茖W(xué)按NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGE鄭刑電力高等?？茖W(xué)按NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGE消弧線

10、圈鄭則電力髙等?？茖W(xué)枝況，取1（= - 稱為補(bǔ)償度，也稱調(diào)諧度。Sc-Il取V=1K=稱為脫諧度，根據(jù)電感電流對(duì)接地電流的補(bǔ)償NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGE（二）消弧線圈的補(bǔ)償方式為了表明單相接地故障時(shí)消弧線圈電感電流IL對(duì)接地電流Ic的補(bǔ)償情Ic程度，消弧線圈的補(bǔ)償方式有三種：完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償。1.完全補(bǔ)償完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電流。即IL=Ic,這時(shí)，調(diào)諧度K=l, 脫諧度V=0。這種方式表滸上很理想，但實(shí)際上存在很大問(wèn)題。一般不采用完全補(bǔ)償方式。2 欠補(bǔ)償宙補(bǔ)償時(shí)，IIXIc,調(diào)諧度Kl,脫諧度V>0。單相接地故障時(shí)接地處有容 的

11、補(bǔ)償電流（IcIL）, 一般不釆用欠補(bǔ)償?shù)姆绞?。VIA但對(duì)于釆用與升壓變壓器單元連接的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，為了限制 電容耦合傳遞過(guò)電壓以及頻率變化等對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)位移電壓的影響，宜采用 欠補(bǔ)償方式。N3.過(guò)補(bǔ)償(1)特點(diǎn)：過(guò)補(bǔ)償是使電感電流大于接地電流，即IL>Ic,調(diào)諧度K>1,脫諧度*0。單相接地故障接地處 有感性過(guò)補(bǔ)償電流(ILIc),這種補(bǔ)償方式不會(huì)有上述缺點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)接地電流減小時(shí)，過(guò)補(bǔ)償電流更大，不會(huì)變?yōu)橥耆a(bǔ)償。另外，即使將來(lái)電網(wǎng)發(fā)展，原有的消弧線圈還可以使用。(3)消弧線圈的裝設(shè)位置：在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的消弧 線圈可裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，也可以裝在廠用變壓器中 性

12、點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器為單元接線時(shí)，消弧線圈應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，610kV消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī) 的中性點(diǎn)上。鄭蚪電力髙等專科學(xué)枝NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGE4.自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償長(zhǎng)期以來(lái)，消弧線圈補(bǔ)償電流都是用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式(分接 頭)，不能做到準(zhǔn)確、及時(shí)，不能得到令人滿意的補(bǔ)償效 果，因而有待改進(jìn)為自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ) 償裝置，能跟蹤電網(wǎng)電容電流變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧，平 均無(wú)故障時(shí)間最少，其補(bǔ)償效果是離線調(diào)扎式消弧線圈無(wú) 法比擬的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今，我國(guó)電網(wǎng)已有數(shù)千臺(tái)各 種規(guī)格不同的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置在運(yùn)行。調(diào)節(jié)L值的方法：(1) 改變鐵

13、芯氣隙長(zhǎng)度0將鐵芯制成可移動(dòng)式，用機(jī)械 方法平滑調(diào)節(jié)即可平滑調(diào)節(jié)L值。改變鐵芯導(dǎo)磁率。采用電氣方法，運(yùn)用現(xiàn)代電子技 術(shù)改變鐵芯的導(dǎo)磁率，也可平滑調(diào)節(jié)L值。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE（三）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 1特點(diǎn)：這種運(yùn)行方式下正常運(yùn)行情況和單相接地故障時(shí)的 電壓情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓情況一樣O 優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、投資不太大。2.應(yīng)用范圍:我國(guó)規(guī)定，凡是不符合中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的3-60kV系統(tǒng)，均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的 運(yùn)行方式。在我國(guó)110kV系統(tǒng)，大多不采用消弧線圈接地的運(yùn)行方式而直接采用直接接地。主要是為了減少

14、設(shè)備和線路的絕緣投資，但是在個(gè)別雷害事故較 嚴(yán)重的地區(qū)和某些大城市電網(wǎng)，為了提高供電可 靠性，也會(huì)采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。鄭蚪電力高等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU 三匚ECTRIC ROWEREGE2.2中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)隨著輸電電壓的增高和線路的增長(zhǎng)，消弧線 圈已不便使用，就采取了將中性點(diǎn)直接接 地的方式，單相接地故障時(shí)，由于接地相 直接經(jīng)過(guò)地對(duì)電源構(gòu)成單相短路，故稱此 故障為單相短路。這時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作, 斷路器跳開(kāi)，迅速切斷故障。鄭蚪電力髙等?？茖W(xué)枝NIEZGNIOU ELECTRIC POWER OOI-1-EGE一、電壓情況：（一）正常運(yùn)行時(shí)：各相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為 零。（二）單相接地故障時(shí)：故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為 相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。二、電流情況：短路故障。鄭州電力高等專科學(xué)校NI三ZGNIOLJ ELECTRIC POWEREGE、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用范E1. 優(yōu)點(diǎn)：在單相接地時(shí)非故障相的對(duì)地電壓接近于相電壓, 從而使電網(wǎng)的絕緣水平和造價(jià)降低O=12. 缺點(diǎn)：供電可靠性比前兩種運(yùn)行方式低