電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

1、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。 電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的技術(shù)問(wèn)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(guò)電壓保護(hù)、繼電保護(hù)、通信干擾（電磁環(huán)境）及接地裝置等問(wèn)題有密切的關(guān)系。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是人們防止系統(tǒng)事故的一項(xiàng)重要應(yīng)用技術(shù)，具有理論研究與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)密切結(jié) 合的特點(diǎn)，因而是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的技術(shù)基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式主要是技術(shù)問(wèn)題， 但也是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。 在選定方案的決策過(guò)程中， 應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的 現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，全面考慮，使系統(tǒng)具有更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，避免因決策失誤而造成 不良后果。

2、簡(jiǎn)言之，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)系統(tǒng)工程問(wèn)題。接地， 出于不同的目的， 將電氣裝置中某一部位經(jīng)接地線(xiàn)和接地體與大地作良好的電氣連接稱(chēng)為接地。 根據(jù)接地的目的不同，分為工作接地和保護(hù)接地。工作接地是指為運(yùn)行需要而將電力系統(tǒng)或設(shè)備的某一點(diǎn)接地。如變壓器中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈 接地、避雷器接地等都屬于工作接地。保護(hù)接地是指為防止人身觸電事故而將電氣設(shè)備的某一點(diǎn)接地。如將電氣設(shè)備的金屬外殼接地、互感 器二次線(xiàn)圈接地等。接地方式主要有 2 種，即直接接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)。1. 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 一一又稱(chēng)大電流系統(tǒng)；適于 110kV以上的供電系統(tǒng)，380V以下低壓系統(tǒng)。直接接

3、 地系統(tǒng)發(fā)生單相接地是會(huì)使保護(hù)馬上動(dòng)作切除電源與故障點(diǎn)。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的增高和系統(tǒng)容量增大，設(shè)備絕緣費(fèi)用所占比重也越來(lái)越大。中性點(diǎn)不接地方式的優(yōu)點(diǎn)已居于次要地位，主要考慮降低絕緣投資。所以，110kV及以上系統(tǒng)均采用中性點(diǎn)直接接地方式。對(duì)于380V以下的低壓系統(tǒng)，由于中性點(diǎn)接地可使相電壓固定不變， 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(chǎng)合以外（如礦井） ，亦多采用中性點(diǎn)接地方式。對(duì)于高壓系統(tǒng)，如 110kV 以上的供電系統(tǒng)，電壓高，設(shè)備絕緣會(huì)高，如果中性點(diǎn)不接地，當(dāng)單相接地 時(shí)，未接地的二相就要能夠承受"3倍的過(guò)電壓，瓷絕緣子體積就要增大近一倍，原來(lái)1米長(zhǎng)的絕緣

4、子就要增加到 1.732 米以上，不但制造起來(lái)不容易，安裝也是問(wèn)題，會(huì)使設(shè)備投資大大增加；另外110kV 以上系統(tǒng)由于電壓高，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(huì)影響 多少供電可靠性，因而從投資的經(jīng)濟(jì)性考慮，在 110kV 以上供電系統(tǒng)，多采用中性點(diǎn)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(diǎn)不接地運(yùn)行，則發(fā)生單相接地后，有可能 未接地的相電壓會(huì)升高，因過(guò)電壓燒毀家用電器，從安全性考慮，必須采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，將中性 點(diǎn)牢牢接地。1kV 以下的供電系統(tǒng) （380/220 伏），除某些特殊情況下 （井下、 游泳池），絕大部

5、分是中性點(diǎn)接地系統(tǒng)， 主要是為了防止絕緣損壞而遭受觸電的危險(xiǎn)。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩完好相對(duì)地電壓不會(huì)升高，因此可降低絕緣費(fèi) 用，保證安全。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)： 發(fā)生單相接地短路時(shí)，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(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 又稱(chēng)小電流系統(tǒng)； 目前我國(guó)中性點(diǎn)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(shí)，如要求發(fā)電機(jī)能帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，則當(dāng)與發(fā) 電機(jī)有電氣連接的3-10KV電網(wǎng)的接地電流小于 5A時(shí)。（2）2066kV電網(wǎng)中單相接地電流小于 10A時(shí)。 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是中性點(diǎn)非有

6、效接地系統(tǒng)的一種，實(shí)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)中的電纜、架空線(xiàn)路、電機(jī)、變壓器等所有電氣產(chǎn)品的對(duì)地耦合電容所組成的。當(dāng)發(fā)生單相接地 故障時(shí)，流經(jīng)故障點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電流是單相對(duì)地電容電流。此接地方式在我國(guó)中壓電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。如果三相電源電壓是對(duì)稱(chēng)的，則電源中性點(diǎn)的電位為零，但是由于架空線(xiàn)排列不對(duì)稱(chēng)而換位又不完全 等原因，使各相對(duì)地導(dǎo)納不相等，則中性點(diǎn)將會(huì)產(chǎn)生位移電壓。一般情況位移電壓不超過(guò)電源電壓的5%，對(duì)運(yùn)行的影響不大。當(dāng)中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障的二相對(duì)地電壓將升高，由于線(xiàn) 電壓仍保持不變，對(duì)用戶(hù)繼續(xù)工作影響不大。單相接地時(shí)，當(dāng)接地電流大于 10A

7、而小于 30A 時(shí)，有可能產(chǎn)生不穩(wěn)定的間歇性電弧，隨著間歇性電弧 的產(chǎn)生將引起幅值較高的弧光接地過(guò)電壓，其最大值不會(huì)超過(guò) 3.5 倍相電壓，對(duì)于正常設(shè)備有較大的絕緣 裕度，應(yīng)能承受這種過(guò)電壓，對(duì)絕緣較差的設(shè)備、線(xiàn)路上的絕緣薄弱點(diǎn)和絕緣強(qiáng)度很低的旋轉(zhuǎn)電機(jī)有一定 威脅，在一定程度上對(duì)安全運(yùn)行有影響。由于中性點(diǎn)不接地配電網(wǎng)的單相接地電流很小，對(duì)鄰近通信線(xiàn)路、信號(hào)系統(tǒng)的干擾小，這是這種接地 方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。中性點(diǎn)不接地方式也就是中性點(diǎn)對(duì)地絕緣方式，該方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)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(xiàn)路的輻射形或樹(shù)狀形供電電網(wǎng)。這種接地方式在運(yùn)行中，如果發(fā) 生單相

8、接地故障，流過(guò)故障點(diǎn)的電流僅為電網(wǎng)對(duì)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 及時(shí)發(fā)現(xiàn)單相接地故障，迅速處理，避免其發(fā)展為兩相短路而造成停電事故。對(duì)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(qiáng)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(duì)稱(chēng)的關(guān)系沒(méi)有改變，也 就是說(shuō)三相系統(tǒng)還能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)從可靠性考慮，還是在中壓系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)比較好在煤礦井下，我國(guó)、西德等國(guó)禁止中性點(diǎn)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，

9、就是當(dāng)電網(wǎng)對(duì)地絕緣 阻抗降低到危險(xiǎn)值或人觸及一相導(dǎo)體或電網(wǎng)一相接地時(shí)，能很快地切斷電源，防止觸電、漏電事故，提前 切斷故障設(shè)備。2.1 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)電阻接地的目的 根據(jù)外國(guó)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，即使單相接地電容電流不大，也會(huì)由于對(duì)地電弧 燃燒與熄滅的重復(fù)過(guò)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(diǎn)串聯(lián)接入某一電阻器以后，泄放熄弧后半波的能量，則中性點(diǎn)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(guò)電壓的幅值。這一特點(diǎn)是電阻接地的主要目的，實(shí)際上 是著 眼于網(wǎng)絡(luò)安全供電問(wèn)題。電阻接地系統(tǒng)的分類(lèi)電阻接地系

10、統(tǒng)有高電阻接地和低電阻接地的區(qū)別。（一）高電阻接地系統(tǒng)高電阻接地系統(tǒng)應(yīng)符合零序電阻R小于等于1/3 3 CO （C0為系統(tǒng)每相對(duì)地分布電容，卩F）準(zhǔn)則。與高電阻接地配合的保護(hù)方案，通常是檢測(cè)和報(bào)警，以下是高電阻接地方式必備的三點(diǎn)要求：限制單相接地電流小于等于 10A;限制暫態(tài)過(guò)電壓在2.5倍相電壓以下；不要求立即切除接地故障。根據(jù)國(guó)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(yùn)行的前提。從中也可以看出，當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于等于10A時(shí)，要對(duì)電流加以限制。系統(tǒng)中的零序電阻R0應(yīng)包括中性點(diǎn)電阻器電阻 RN和故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻 Rc在內(nèi)，而線(xiàn)路本身的阻抗可略去 不計(jì)。（二）低

11、電阻接地系統(tǒng)低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)符合零序電阻R0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。接地故障電流通常至少采用 100A，其更多的應(yīng)用電流值是 2001000A。低電阻接地系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置有選擇性 的、立即切除接地故障線(xiàn)路的保護(hù)裝置；其電阻值選取應(yīng)為該保護(hù)裝置提供足夠大的電流。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)， 三相用電設(shè)備能正常工作， 允許暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行兩 小時(shí)之內(nèi)，因此可靠性高。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線(xiàn)電壓，是正常時(shí)的"3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費(fèi)用。2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接

12、地系統(tǒng) 一一適于366kV系統(tǒng)，可避免電弧過(guò)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(yùn)行兩小時(shí)以?xún)?nèi)，必須找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理，否則會(huì)擴(kuò)大故障。當(dāng)系統(tǒng)容量增大， 線(xiàn)路距離較長(zhǎng)，致使單相接地短路電流大于某一數(shù)值時(shí)，接地電弧不能自行熄滅。 為了降低單相接地電流，常采用消弧線(xiàn)圈接地方式。所以，消弧線(xiàn)圈接地方式，即可保持中性點(diǎn)不接地方式的特點(diǎn)，又可避免電弧 過(guò)電壓的產(chǎn)生，是當(dāng)前 366kV系統(tǒng)普遍采用的接地方式。該方式就是在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線(xiàn)圈，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，利用消弧線(xiàn)圈 的電感電流補(bǔ)償線(xiàn)路接地的電容電流，使流過(guò)接地點(diǎn)的電流減小到能自行熄滅的范圍，它的特點(diǎn)是在線(xiàn)路

13、發(fā)生單相接地故障時(shí)，可按規(guī)程規(guī)定滿(mǎn)足電網(wǎng)帶單相接地故障運(yùn)行2h。對(duì)于中壓電網(wǎng)，因接地電流得到補(bǔ)償，單相接地故障不會(huì)發(fā)展成相間短路故障，因而中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式大大提高了供電可靠性，這 一點(diǎn)優(yōu)越于中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地，保留了中性點(diǎn)不接地方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。由于消弧線(xiàn)圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)接地 電容電流，使得接地點(diǎn)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(guò)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的過(guò)電壓幅值不超過(guò)3.2Uph，因此接有消弧線(xiàn)圈的電網(wǎng)，稱(chēng)為補(bǔ)償電網(wǎng)。經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)稱(chēng)為諧振接地系統(tǒng)，它有自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式和非自動(dòng)跟

14、蹤補(bǔ)償方式兩種。前者比后者有 無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，目前電力系統(tǒng)無(wú)論新建或擴(kuò)建都采用自動(dòng)調(diào)諧消弧線(xiàn)圈，并正在逐步淘汰非自動(dòng)調(diào)諧消 弧線(xiàn)圈。近年來(lái)，我國(guó)城市10kV電網(wǎng)越來(lái)越多地用電纜作為供電線(xiàn)路，這必然會(huì)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(xiàn)圈都是單相的，而我國(guó)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(xiàn)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(guò)接地變壓器組成的人為中性點(diǎn)才能與 電網(wǎng)相聯(lián)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外新研制了幾種自動(dòng)跟蹤的消弧線(xiàn)圈，但結(jié)構(gòu)上仍然沒(méi)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(xiàn)圈的補(bǔ)償原理我們知道，6

15、10k V電網(wǎng)單相接地電流中主要是電容電流，而流過(guò)接地點(diǎn)的電流是整個(gè)電網(wǎng)的零序電流， 在同一零序電壓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(jì)算在中性點(diǎn)不接地的610k V電網(wǎng)中，電網(wǎng)每相對(duì)地存在著分布電容和分布絕緣電阻，在計(jì)算接地電流時(shí)， 可以把它們用集中參數(shù)來(lái)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(shí)（電阻為零便為直接接地），在接地點(diǎn)有一接地電流流過(guò)，下面分析一下接地電流的計(jì)算。圖4-1-16 - KlkV供電粟統(tǒng)gg 臥電網(wǎng)各相電源電壓；叭電網(wǎng)各相對(duì)地電壓匸

16、C電網(wǎng)每相對(duì)地電容：K電網(wǎng)毎相對(duì)地絕嫁電飢；陣接地電PH從分析可以看出：流過(guò)接地點(diǎn)的電流在數(shù)量上就等于整個(gè)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(duì)地的電容以及對(duì)地的絕緣電阻有關(guān)。對(duì)于610k V電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，由于電網(wǎng)對(duì)地電容較大，容抗遠(yuǎn)小于電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻值，所以，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過(guò)接地點(diǎn)的電 流主要是電容電流。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，三相用電設(shè)備能正常工作，允許暫時(shí)繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)之內(nèi)，因此可靠性高，還可以減少接地電流；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，其它兩條完好相對(duì)地電壓升到線(xiàn)電壓， 是正常時(shí)的"3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費(fèi)用。3. 各種中性點(diǎn)接地方式的綜合比較各種中性點(diǎn)接地方式的綜合比較序 號(hào)中性點(diǎn)接地 方式中性點(diǎn)直接 接地中性點(diǎn)不接 地中性點(diǎn)經(jīng)電 阻接地中性點(diǎn)經(jīng)消 弧線(xiàn)圈接地消