電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)指星型聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。

這些中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)很重要的綜合性問(wèn)題，它不僅涉

及到電網(wǎng)本身的安全可靠性、過(guò)電壓絕緣水平的選擇，而且

對(duì)通訊干擾、人身安全有重要影響。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方

式是一個(gè)涉及到供電的可靠性、過(guò)電壓與絕緣配合、繼電保

護(hù)、通信干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定諸多方面的綜合技術(shù)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)

題在不同的國(guó)家和地區(qū)，不同的發(fā)展水平可以有不同的選擇。

中性點(diǎn)運(yùn)行方式主要分兩類：直接接地和不接地。直接

接地系統(tǒng)供電可靠性低。因這種系統(tǒng)中一相接地時(shí)，出現(xiàn)了

出中性點(diǎn)外的另一接地點(diǎn)，構(gòu)成了短路回路，接地相電流很

大，為了防止損壞設(shè)備，必須迅速切除接地相甚至三相，不

接地系統(tǒng)供電可靠性高，但對(duì)絕緣水平要求也高。因這種系

統(tǒng)中一相接地時(shí)，不構(gòu)成短路回路，接地相電流不大，不必

切除接地相，但這時(shí)非接地相的對(duì)地電壓卻升高為相電壓倍。

在電壓等級(jí)較高的系統(tǒng)中，絕緣費(fèi)用在設(shè)備總價(jià)格中占相當(dāng)

大的比重，降低絕緣水平帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益很顯著，一般就采

用中性點(diǎn)直接接地方式，而以其他措施提高供電可靠性。反

之，在電壓等級(jí)較低的系統(tǒng)中，一般就采用中性點(diǎn)不接地方

式以提高供電可靠性。在我國(guó)，llOkV及以上的系統(tǒng)中性點(diǎn)

直接接地，60kV以下的系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地。

屬于中性點(diǎn)不接地方式的還有中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。

所謂消弧線圈，就是電抗線圈。比較圖1和圖2來(lái)可理解消

弧線圈的功能。由圖1可見(jiàn)，由于導(dǎo)線對(duì)地有電容，中性點(diǎn)

不接地系統(tǒng)中一相接地時(shí)，接地點(diǎn)接地相電流屬容性電流I。

而且隨網(wǎng)絡(luò)的延伸，這電流也愈益增大，以至完全有可能使

接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過(guò)電壓，甚至發(fā)展

成嚴(yán)重的系統(tǒng)性事故。為防止發(fā)生上述情況，可在網(wǎng)絡(luò)中某

個(gè)中性點(diǎn)處裝設(shè)消弧線圈，如圖2所示。由圖可見(jiàn)，由于裝

設(shè)了消弧線圈，構(gòu)成了另一回路，接地點(diǎn)接地相電流中增加

了一個(gè)感性電流分量，它和裝設(shè)消弧線圈前的容性電流分量

相消，減小了接地點(diǎn)的電流，使電弧易于自行熄滅，提高了

供電可能性。一般認(rèn)為，對(duì)3?60千伏網(wǎng)絡(luò)，容性電流超過(guò)

以下數(shù)值是，中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈：3?6kV網(wǎng)絡(luò)，30A；

10kV伏網(wǎng)絡(luò)，20A；35?60kV網(wǎng)絡(luò)，10Ao

圖1中性點(diǎn)不接地時(shí)的一相接地

(a)電流分布；(b)電勢(shì)、電流相量關(guān)系

圖2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)的一相接地

(a)電流分布；(b)電勢(shì)、電流相量關(guān)系

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)主要指10kV、35kV、66kV三個(gè)電壓等級(jí)的

電網(wǎng)，在電力系統(tǒng)中量大面廣，占有重要的地位。在過(guò)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(lái)說(shuō)運(yùn)行情況是良好的，在80年代中后期，有些配電網(wǎng)

的中性點(diǎn)采用了經(jīng)低電阻接地或高電阻接地方式，近年來(lái)各

種不同形式的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈開(kāi)始在配電系統(tǒng)中

運(yùn)行。

各種中性點(diǎn)接地方式和裝置都有一定的適用范圍和使

用條件，為此，采用不同的中性點(diǎn)接地方式是很正常的。我

國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)正在加快建設(shè)與改造的速度，中性點(diǎn)接點(diǎn)方式對(duì)

于電網(wǎng)的發(fā)展是重要的技術(shù)問(wèn)題，引起了多方面的關(guān)注和重

視。

1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)

如果三相電源電壓是對(duì)稱的，則電源中性點(diǎn)的電位為零,

但是由于架空線排列不對(duì)稱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)招會(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隊(duì)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，由于線電壓仍保持不變，對(duì)用戶繼續(xù)工作影響不大。

單相接地時(shí)，當(dāng)接地電流大于10A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、線路上的絕緣弱點(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)。

2）中性點(diǎn)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(shè)電纜，單相

接地電容電流增長(zhǎng)較快，雖然裝了消弧線圈，由于電容電流

較大，且運(yùn)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(guò)電壓水平，減少

相間故障可能性，因此采用了中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的方式。

采用中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地，當(dāng)RnWlOQ,在大多數(shù)情況下可

使單相接地工頻電壓升高降低到l.4p.u左右。從限制弧光

接地過(guò)電壓考慮，當(dāng)電弧點(diǎn)燃到熄滅過(guò)程中，系統(tǒng)所積累的

多余電荷在熄滅后半個(gè)工頻周波內(nèi)能夠通過(guò)Rn泄漏掉，過(guò)

電壓幅值就可明顯下降。根據(jù)這個(gè)要求可以得到中性點(diǎn)的低

電阻值應(yīng)滿足的條件為：

RnWl/33co

當(dāng)Rn=10。時(shí)，弧光接地過(guò)電壓則可降至1.9p.u.以下。

3）中性點(diǎn)諧振接地

消弧線圈是一個(gè)裝設(shè)于配電網(wǎng)中性點(diǎn)的可調(diào)電感線圈,

當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，可形成與接地電流大小接近但方向相反

的感性電流以補(bǔ)償容性電流，從而使接地處的電流變得很小

或接近于零，當(dāng)電流過(guò)零電弧熄滅后，消弧線圈還可減小故

障相電壓的恢復(fù)速度從而減小電弧重燃的可能性。完全補(bǔ)償

狀態(tài)時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓UO將很高，因此一般都采取過(guò)補(bǔ)

償方式以減小中性點(diǎn)位移過(guò)電壓。失諧度大可降低中性點(diǎn)位

移電壓，但失諧度過(guò)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(yùn)行。失

諧度一般選在10%左右，長(zhǎng)時(shí)間中性點(diǎn)位移電壓不應(yīng)超過(guò)額

定相電壓的15%o

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(guò)電壓出現(xiàn)的概率減小，一般認(rèn)為66kV及以下系

統(tǒng)發(fā)生間歇性電弧接地故障時(shí)，消弧紅圈接地方式下的最大

過(guò)電壓為3.2Uxg,略低于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)接地電流小，對(duì)附近通

信線路的干擾小是這種方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧

線圈裝置可以自動(dòng)適時(shí)的監(jiān)測(cè)跟蹤電網(wǎng)運(yùn)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(bǔ)償變化的電容電流,

使失諧度始終處于規(guī)定的范圍內(nèi)