電力系統(tǒng)中性點運行方式

1、項目一項目一 認識電力系統(tǒng)認識電力系統(tǒng) 任務八 電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點運行方式電力系統(tǒng)中性點定義： 電力系統(tǒng)的中性點實際上是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機、 變壓器的中性點，其接地或不接地是一個綜合性的問題。中性點接地方式與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，對于電力系統(tǒng)的運行，特別是對發(fā)生故障后的系統(tǒng)運行有多方面的影響，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾等。中性點運行方式分類： 電力系統(tǒng)中性點接地方式有兩大類:一類是中性點直接接地或經(jīng)過低阻抗接地，稱為大接地電流系統(tǒng)；另一類是中性點不接地、經(jīng)過消弧線圈或高阻抗

2、接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用最廣泛的是中性點不接地、中性點經(jīng)過消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。 中性點不接地系統(tǒng)，即中性點對地絕緣。這種接地方式結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，不需任何附加設(shè)備，投資經(jīng)濟。適用于10kV架空線路為主的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。中性點不接地系統(tǒng)優(yōu)點在于發(fā)生單相接地故障時，由于接地電流很小，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，接在相間電壓上的電氣設(shè)備的供電并未遭到破壞，它們可以繼續(xù)運行。但是這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運行，也是不能允許的，因為這時非故障電壓升高，絕緣薄弱點很可能被擊穿，而引起兩相接地短路，將嚴重地損壞電氣設(shè)

3、備。根據(jù)規(guī)定，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后可允許繼續(xù)運行不超過兩小時，從而獲得排除故障時間，相對地提高了供電的可靠性。 中性點不接地系統(tǒng)運行 中性點不接地方式缺點在于因其中性點是絕緣的，電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。當接地的電容電流較大時，在接地處引起的電弧就很難自行熄滅，在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧，即周期地熄滅與重燃的電弧。由于對地電容中的能量不能釋放，造成電壓升高，從而產(chǎn)生弧光接地過電壓或諧振過電壓，其值可達很高的倍數(shù)，對設(shè)備絕緣造成威脅。由于電網(wǎng)是一個具有電感和電容的振蕩回路，間歇電弧將引起相對地的過電壓，其數(shù)值可達(2.53)UX，容易引起另一相對地擊穿，而形成兩相接地短路。所以

4、必須設(shè)專門的監(jiān)察裝置，以便使運行人員及時地發(fā)現(xiàn)一相接地故障，從而切除電網(wǎng)中的故障部分。 在電壓為310kV的電力網(wǎng)中，一相接地時的電容電流不允許大于30A否則，電弧不能自行熄滅，在2060kV電壓級的電力網(wǎng)中，間歇電弧所引起的過電壓，數(shù)值更大，對于設(shè)備絕緣更為危險，而且由于電壓較高，電弧更難自行熄滅。因此，在這些電網(wǎng)中，規(guī)定一相接地電流不得大于10A。中性點不接地系統(tǒng)運行u 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，是將中性點通過一個電感消弧線圈接地。消弧線圈主要由帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成,它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi)，繞組的電阻很小，電抗很大。消弧線圈的電感，可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié)，顯

5、然，在正常的運行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點的電壓為三相不對稱電壓，數(shù)值很小，所以通過消弧線圈的電流也很小。 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)u 發(fā)生單相接地時,按規(guī)定可帶單相接地故障運行2小時,對于中壓電網(wǎng),因接地電流得到補償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的高于中性點經(jīng)小電阻接地方式。在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，一相接地和中性點不接地系統(tǒng)一樣，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至倍，三相線電壓仍然保持對稱和大小不變，所以也允許暫時運行，但不得超過兩小時。在中性點消弧線圈接地的系統(tǒng)中，各相對絕緣和中性點不接地系統(tǒng)一樣，也必須按線電壓設(shè)計。u 系統(tǒng)正

6、常運行時，由于三相電壓、電流對稱，中性點對地電位為0，消弧線圈上電壓為0，消弧線圈中沒有電流流過。當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，消弧線圈處在相電壓之下，通過接地處的電流是接地電容電流IC和線圈電感電流IL的相量和，如圖3所示。由于IC超前UC90，而IL滯后UC90，IC與IL相位相反，在接地點相互補償。只要消弧線圈電感量選取合適，就會使接地電流減小到小于發(fā)生電弧的最小生弧電流，電弧就不會產(chǎn)生，也就不會產(chǎn)生間歇過電壓。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（a）電路圖（b）相量圖 一相接地時的中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)u 根據(jù)消弧線圈中電感電流對接地電容電流的補償程度不同，可以分為全補償，欠補償和過補償三種補償方式。

7、u 全補償：當IL=IC（L=1/3C）時，接地點的電流為O，確實能很好的避免電弧的產(chǎn)生,這種補償稱全補償。從補償觀點來看，全補償應該是最好的，但實際上不采用這種方式。因為系統(tǒng)正常運行時，各相對地電壓不完全對稱，中性點對地之間有一定電壓，此電壓可能引起串聯(lián)諧振，在線路中會產(chǎn)生很高的電壓降，造成電網(wǎng)中性點對地電壓嚴重升高，這樣可能會損壞設(shè)備和電網(wǎng)的絕緣，因此這種補償方式并不是最好的補償方式。u 欠補償：當ILIC，即感抗大于容抗時，接地點的電流沒有被消除，尚有未補償?shù)碾娙蓦娏?，這種補償稱欠補償。這種補償方式也很少采用。因為在欠補償運行時，如果切除部分線路（對地電容減小，容抗增大IC減?。?，或系統(tǒng)

8、頻率降低（感抗減小IL增大，容抗增大IC減?。?，都有可能使系統(tǒng)變?yōu)槿a償，出現(xiàn)電壓串聯(lián)諧振過電壓，因此這種補償方式也不好。u 過補償：當IL C即感抗小于容抗時，接地點出現(xiàn)多余的電感電流，這種補償稱過補償。采用這種補償方式，不會出現(xiàn)串聯(lián)諧振情況，因此得到廣泛應用。因為ILIC，消弧線圈留有一定的裕度，也有利于將來電網(wǎng)發(fā)展。采用過補償，補償后的殘余電流一般不超過510A。運行實踐也證明，不同電壓等級的電網(wǎng)，只要殘余電流不超過允許值（6kV電網(wǎng)，殘余電流30A；10kV電網(wǎng)，殘余電流20A；35kV電網(wǎng)，殘余電流10A）接地電弧就會自動熄滅。3u 然而，中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)與中性點不接地

9、的電力系統(tǒng)一樣，發(fā)生單相短路時，非故障相的對地電壓要升高為原相電壓的 倍，即成為線電壓?？傊旊娋W(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的存在使得流過中性點的電流為感性，對接地電容電流進行了補償，使通過故障點的電流減小到能自行熄弧的范圍。同時，當電流過零而電弧熄火后，消弧線圈也減少了故障相電壓的恢復速度，從而減小了電弧重燃的可能。3u 在電力系統(tǒng)中采用中性點直接接地方式，就是把中性點直接和大地相接，這種方式可以防止中性點不接地系統(tǒng)中單相接地時產(chǎn)生的間歇電弧過電壓，中性點直接接地系統(tǒng)又稱為大電流接地系統(tǒng)。 中性點直接接地系統(tǒng)u 中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當發(fā)生一相接

10、地時，這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，應立即使繼電保護動作，將故障部分切除，因而使用戶的供電中斷。運行經(jīng)驗表明，在1kV以上的電網(wǎng)中，大多數(shù)的一相接地故障，尤其是架空送電線路的一相接地故障，大都具有瞬時的性質(zhì)，在故障部分切除以后，接地處的絕緣可能迅速恢復，而送電線可以立即恢復工作。目前在中性點直接接地的電網(wǎng)內(nèi)，為了提高供電可靠性，均裝設(shè)自動重合閘裝置，在系統(tǒng)一相接地線路切除后，立即自動重合，再試送一次，如為瞬時故障，送電即可恢復。中性點直接接地運行方式中性點直接接地運行方式 中性點直接接地系統(tǒng)中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當發(fā)生一相接地時，這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路，一相接地短路電流的數(shù)值很大， 因而立即使繼電保護動作，將故障部分切除，如圖4所示。圖4 一相接地時的中性點直接接地系統(tǒng)u 中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地和中性點不接地系統(tǒng)一樣，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至 倍，三相線電壓仍然保持對稱和大小不變，所以也允許暫時運行，但不得超過兩小時，消弧線圈的作用對瞬時性接地系統(tǒng)故障尤為重要，因為它使接地處的電流大大減小，電弧可能自動熄滅