電力系統(tǒng)中性點接地方式講解

電力系統(tǒng)中性點接地方式知識講解出于不同的目的，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，成為接地。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：

為運行需要而將電力系統(tǒng)或設備的某一點接地。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：

為防止人身觸電事故而將電氣設備的某一點接地。如將電氣設備的金屬外殼接地、互感器二次線圈接地等。1接地和接地方式電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個很重要的綜合性問題，它不僅涉及到電網(wǎng)本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)主要指10kV、35kV、66kV三個電壓等級的電網(wǎng)，在電力系統(tǒng)中量大面廣，占有重要的地位。在過去，由于配電網(wǎng)比較小，主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地，一般來說運行情況是良好的，在80年代中后期，有些配電網(wǎng)的中性點采用了經(jīng)低電阻接地或高電阻接地方式，后來各種不同形式的自動跟蹤補償?shù)南【€圈開始在配電系統(tǒng)中運行。2電力系統(tǒng)的中性點各種中性點接地方式和裝置都有一定的適用范圍和使用條件，為此需要采用不同的中性點接地方式。我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)正在加快建設與改造的速度，中性點接點方式對于電網(wǎng)的發(fā)展是重要的技術問題，引起了多方面的關注和重視。電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個涉及到供電的可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保護、通信干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定諸多方面的綜合技術問題，這個問題在不同的國家和地區(qū)，不同的發(fā)展水平可以有不同的選擇。3電力系統(tǒng)接地方式在我國，電力系統(tǒng)中性點的接地方式主要有以下三種：中性點不接地系統(tǒng)——適于3~60kV系統(tǒng)中使用；中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)——適于3~60kV系統(tǒng)，可避免電弧過電壓的產(chǎn)生；中性點直接接地系統(tǒng)——適于110kV以上，380V以下低壓系統(tǒng)。3電力系統(tǒng)接地方式3.1中性點不接地系統(tǒng)一般僅在3~60kV系統(tǒng)中采用。當系統(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滅。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，是當前3~60kV系統(tǒng)普遍采用的接地方式。3電力系統(tǒng)接地方式3.2中性點接地系統(tǒng)隨著電力系統(tǒng)電壓等級的增高和系統(tǒng)容量增大，設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，110kV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定不變，并可方便地獲得相電壓供單相設備用電，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。3電力系統(tǒng)接地方式4中性點運行方式中性點的運行方式主要有兩大種：中性點直接接地系統(tǒng)又稱大電流系統(tǒng)，主要用在110KV及以上的供電系統(tǒng)和380V系統(tǒng)。直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地是會使保護馬上動做切除電源與故障點。中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地中性點不接地和經(jīng)消弧線圈接地，主要用在35KV及以下的供電系統(tǒng)。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，否則會擴大故障。4.1中性點直接接地系統(tǒng)對于高壓系統(tǒng)，如110KV以上的供電系統(tǒng)，電壓高，設備絕緣考慮成本不會作得很大，如果中性點不接地，當單相接地時，未接地的二相就要能夠承受√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1.732米以上，不但制造起來不容易，安裝也是問題，會使設備投資大大增加；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影響多少供電可靠性，因而從投資的經(jīng)濟性考慮，在110KV以上供電系統(tǒng)，我們多采用中性點直接接地系統(tǒng)。4中性點運行方式在低壓380/220V系統(tǒng)中，有許多單相用電設備，如果中性點不接地運行，則發(fā)生單相接地后，有可能未接地相電壓升高，會因過電壓燒毀家用電器，從安全性考慮，我們必須采用中性點直接接地系統(tǒng)，將中性點的電位牢牢接地。

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。4中性點運行方式4.2中性點直接接地系統(tǒng)優(yōu)缺點中性點直接接地系統(tǒng)優(yōu)點：發(fā)生單相接地時，其它兩完好相對地電壓不升高，因此可降低絕緣費用。保證安全。中性點直接接地系統(tǒng)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，從而使供電可靠性差。4中性點運行方式4.3中性點不接地系統(tǒng)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。4中性點運行方式單相接地時，當接地電流大于10A而小于30A時，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電壓，其最大值不會超過3.5倍相電壓，對于正常設備有較大的絕緣裕度，應能承受這種過電壓，對絕緣較差的設備、線路上的絕緣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。4中性點運行方式中性點不接地方式也就是中性點對地絕緣方式，該方式結構簡單、運行方便，不需要增加附加電力設備，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，可以裝設絕緣監(jiān)察裝置，以便及時發(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。4中性點運行方式對中壓系統(tǒng)，如6KV-66KV系統(tǒng)，大多是三相用電設備，且設備多在室外，出事的幾率比較多，設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、西德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，就是當電網(wǎng)對地絕緣阻抗降低到危險值或人觸及一相導體或電網(wǎng)一相接地時，能很快地切斷電源，防止觸電、漏電事故，提前切斷故障設備。4中性點運行方式4.4中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點中性點不接地系統(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√3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費用。4中性點運行方式4.5中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)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滅的范圍，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)定滿足電網(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)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。4中性點運行方式中性點經(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3．2Uph，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。4中性點運行方式4.6中性點經(jīng)消弧線圈接地優(yōu)缺點中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的優(yōu)點除有中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)點外，還可以減少接地電流；中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的缺點類同中性點不接地系統(tǒng)。4中性點運行方式5間歇電弧接地過電壓5.1產(chǎn)生原因在中心點不接地系統(tǒng)中，當一相發(fā)生故障時，故障點的電弧熄滅和重燃（稱之為間隙性電?。┮痣姶艜簯B(tài)的振蕩過渡過程而引起的過電壓。（稱之為間隙電弧接地過電壓）5.2分析在分析間歇電弧接地過電壓時主要有兩種假設：

以高頻電流第一次過零熄弧為前提進行分析，稱高頻熄弧理論。按此分析過電壓值較高，因高頻電流過零時，高頻振蕩電壓正為最大值，熄弧后殘留在非故障相上的電荷量較大，故電壓較高。以工頻電流過零時熄弧為前提分析，稱工頻熄弧理論。按此分析，熄弧后殘留在非故障相上的電荷量較小，過電壓值較高，但接近系統(tǒng)中實測過電壓值。雖然兩種理論分析所得過電壓值不同，但反映過電壓形成的物理本質(zhì)是相同的。

5間歇電弧接地過電壓注意：（1）應假設某故障相達到最大值時電弧接地，這是最嚴重情況；（2）掌握某一狀態(tài)、某一時間下電壓初始值、穩(wěn)態(tài)值；（3）過電壓的最大幅值可用下面公式估算：過電壓幅值=穩(wěn)態(tài)值+（穩(wěn)態(tài)值-初始值）5間歇電弧接地過電壓5.3影響間歇接地電弧過電壓的因素主要有：（1）電弧過程的隨機性；（2）導線相間電容C12的影響；（3）電網(wǎng)損耗電阻；（4）對地絕緣的泄露電導。實際系統(tǒng)中間歇電弧接地過電壓倍數(shù)大部分小于3.1，具有正常絕緣水平的電氣設備是能承受的。5間歇電弧接地過電壓5.4限壓措施防止產(chǎn)生間歇電弧接地過電壓的根本途徑是消除間歇電弧。為此可采用相應的措施：一是將系統(tǒng)中性點直接接地（或經(jīng)小阻抗接地）；二是在系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地；三是在中性點不接地的系統(tǒng)中，可采用分網(wǎng)運行的方式；人為增大相間電容是抑制間歇電弧過電壓的有效措施。

5間歇電弧接地過電壓5.5消弧線圈及其對限制電弧接地過電壓的作用消弧線圈是一個鐵芯有氣隙的消弧線圈，它接在中性點與地之間。當故障相接地，非故障相電流應包括原先通過的電容電流加上流過消弧線圈上電流，兩者相位反向，使接地點電流（稱經(jīng)消弧線圈補償后的殘流）減少到足夠少，使接地電弧很快熄滅且不易重燃。5間歇電弧接地過電壓6中性點經(jīng)消弧線圈接地消弧線圈是一個裝設于配電網(wǎng)中性點的可調(diào)電感線圈，當發(fā)生單相接地時，可形成與接地電流大小接近但方向相反的感性電流以補償容性電流，從而使接地處的電流變得很小或接近于零，當電流過零電弧熄滅后，消弧線圈還可減小故障相電壓的恢復速度從而減小電弧重燃的可能性。完全補償狀態(tài)時，中性點位移電壓U0將很高，因此一般都采取過補償方式以減小中性點位移過電壓。失諧度大可降低中性點位移電壓，但失諧度過大，將使線路接地電流太大，電弧不易熄滅，因此合理地選擇失諧度才能使消弧線圈正常運行。失諧度一般選在10%左右，長時間中性點位移電壓不應超過額定相電壓的15%。消弧線圈的存在，使電弧重燃的次數(shù)大為減少，從而使高幅值的過電壓出現(xiàn)的概率減小，一般認為66kV及以下系統(tǒng)發(fā)生間歇性電弧接地故障時，消弧紅圈接地方式下的最大過電壓為3.2Uxg，略低于中性點不接地系統(tǒng)。中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)接地電流小，對附近通信線路的干擾小是這種方式的一個優(yōu)點。6中性點經(jīng)消弧線圈接地自動跟蹤補償消弧線圈裝置可以自動適時的監(jiān)測跟蹤電網(wǎng)運行方式的變化，快速地調(diào)節(jié)消弧線圈的電感值，以跟蹤補償變化的電容電流，使失諧度始終處于規(guī)定的范圍內(nèi)。大多數(shù)自動跟蹤消弧裝置在可調(diào)的電感線圈下串有阻尼電阻，它可以限制在調(diào)節(jié)電感量的過程中可能出現(xiàn)的中性點電壓升高，以滿足規(guī)程要求不超過相電壓的15%。當電網(wǎng)發(fā)生永久性單相接地故障時，阻尼電阻可由控制器將其短路，以防止損壞。6中性點經(jīng)消弧線圈接地7中性點經(jīng)電阻接地有些配電網(wǎng)發(fā)展很快，城市中心區(qū)大量敷設電纜，單相接地電容電流增長較快，雖然裝了消弧線圈，由于電容電流較大，且運行方式經(jīng)常變化，消弧線圈調(diào)整困難，還由于使用了一部分絕緣水平低的電纜，為了降低過電壓水平，減少相間故障可能性，因此采用了中性點經(jīng)低電阻接地的方式。采用中性點經(jīng)低電阻接地，當Rn≤10Ω，在大多數(shù)情況下可使單相接地工頻電壓升高降低到1.4p.u左右。從限制弧光接地過電壓考慮，當電弧點燃到熄滅過程中，系統(tǒng)所積累的多余電荷在熄滅后半個工頻周波內(nèi)能夠通過Rn泄漏掉，過電壓幅值就可明顯下降。根據(jù)這個要求可以得到中性點的低電阻值應滿足的條件為：

Rn≤1/3ωC0

當Rn=10Ω時，弧光接地過電壓則可降至1.9p.u.以下。7中性點經(jīng)電阻接地這種方式就是在中性點與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對地電容構成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件、也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，對防止諧振過電壓和間歇性電弧過電壓保護有一定優(yōu)越性。在中性點經(jīng)電阻接地方式中，一般選擇電阻的阻值很小，在系統(tǒng)單相接地時，控制流過接地點的電流在500A左右，也有控制在1000A左右的，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作、切除故障線路。7中性點經(jīng)電阻接地7.1中性點電阻器接地的優(yōu)缺點

優(yōu)點內(nèi)部過電壓（含弧光過電壓、諧振過電壓等）水平低，提高網(wǎng)絡和設備的可靠性。大接地電流（100～1000A），故障定位容易，可以正確迅速切除接地故障線路。缺點因接地故障入地電流If=100～1000A，地電位升高比中性點不接地、消弧線圈接地、高值電阻器接地系統(tǒng)等的高。接地故障線路迅速切除，間斷供電。7中性點經(jīng)電阻接地7.2中性點經(jīng)高值電阻器接地的優(yōu)缺點

中性點高值電阻器接地系統(tǒng)是限制接地故障電流水平為10A以下，高電阻接地系統(tǒng)設計應符合每相零序電阻R0≤Xc0（每相對地容抗）準則，以限制由于間歇性電弧接地故障時產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓。優(yōu)點：可防止和阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓，在2.5P·U及以下。接地電流水平為10A以下，減小了地位升高。接地故障可以不立即清除，因此能帶單相接地故障相運行。缺點：使用范圍受到限制，適用于某些小型6～10KV配電網(wǎng)和發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)。7中性點經(jīng)電阻接地7.3中性點低值電阻器接地的優(yōu)缺點主要由電纜線路構成的6~35kV送、配電網(wǎng)絡，單相接地故障電容電流較大時，可采用低電阻接地方式，電阻值一般在10~20Ω，單相接地故障電流為100~1000A。低電阻接地的優(yōu)點是快速切除故障，過電壓水平低，可采用絕緣水平較低的電纜和設備。但應考慮供電可靠性要求，故障時瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對電氣設備的影響，對通信的影響和繼電