电力系统中性点接地方式

电力系统中性点接地方式前言1、接地和接地方式出于不同的目的，将电气装置中某一部位经接地线和接地体与大地作良好的电气连接，成为接地。根据接地的目的不同，分为工作接地和保护接地。工作接地是指为运行需要而将电力系统或设备的某一点接地。如：变压器中性点直接接地或经消弧线圈接地、避雷器接地等都属于工作接地。保护接地是指为防止人身触电事故而将电气设备的某一点接地。如将电气设备的金属外壳接地、互感器二次线圈接地等。第一节电力系统的中性点电力系统中性点接地方式是一个很重要的综合性问题，它不仅涉及到电网本身的安全可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全有重要影响。城乡配电网主要指10kV、35kV、66kV三个电压等级的电网，在电力系统中量大面广，占有重要的地位。在过去，由于配电网比较小，主要采用不接地或经消弧线圈接地，一般来说运行情况是良好的，在80年代中后期，有些配电网的中性点采用了经低电阻接地或高电阻接地方式，近年来各种不同形式的自动跟踪补偿的消弧线圈开始在配电系统中运行。各种中性点接地方式和装置都有一定的适用范围和使用条件，为此，采用不同的中性点接地方式是很正常的。我国城乡电网正在加快建设与改造的速度，中性点接点方式对于电网的发展是重要的技术问题，引起了多方面的关注和重视。电力系统中性点接地方式是一个涉及到供电的可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定诸多方面的综合技术问题，这个问题在不同的国家和地区，不同的发展水平可以有不同的选择。在我国，电力系统中性点的接地方式主要有以下三种：中性点不接地系统——适于3~60kV系统中使用；中性点经消弧线圈接地系统——适于3~60kV系统，可避免电弧过电压的产生；中性点直接接地系统——适于110kV以上，380V以下低压系统。中性点不接地方式一般仅在3~60kV系统中采用。当系统容量增大，线路距离较长，致使单相接地短路电流大于某一数值时，接地电弧不能自行熄灭。为了降低单相接地电流，常采用消弧线圈接地方式。所以，消弧线圈接地方式，即可保持中性点不接地方式的特点，又可避免电弧过电压的产生，是当前3~60kV系统普遍采用的接地方式。前言随着电力系统电压等级的增高和系统容量增大，设备绝缘费用所占比重也越来越大。中性点不接地方式的优点已居于次要地位，主要考虑降低绝缘投资。所以，110kV及以上系统均采用中性点直接接地方式。对于380V以下的低压系统，由于中性点接地可使相电压固定不变，并可方便地获得相电压供单相设备用电，所以除了特定的场合以外（如矿井）,亦多采用中性点接地方式。0、电力系统中性点的运行方式中性点的运行方式主要有两大种：1.中性点直接接地系统;又称大电流系统；主要用在110KV及以上的供电系统和380V系统。直接接地系统发生单相接地是会使保护马上动做切除电源与故障点。2.中性点不接地或经消弧线圈接地；中性点不接地和经消弧线圈接地，主要用在35KV及以下的供电系统。不接地系统如果发生单相接地，系统可以正常运行两小时以内，必须找出故障点进行处理，否则会扩大故障。第二节、中性点直接接地系统对于高压系统，如110KV以上的供电系统，电压高，设备绝缘考虑成本不会作得很大，如果中性点不接地，当单相接地时，未接地的二相就要能够承受√3倍的过电压，瓷绝缘子体积就要增大近一倍，原来1米长的绝缘子就要增加到1.732米以上，不但制造起来不容易，安装也是问题，会使设备投资大大增加；另外110KV以上系统由于电压高，杆塔的高度也高，不容易出现单相接地的情况，因而就是出现了接地就跳闸也不会影响多少供电可靠性，因而从投资的经济性考虑，在110KV以上供电系统，我们多采用中性点直接接地系统。1、中性点直接接地系统在低压380/220V系统中，有许多单相用电设备，如果中性点不接地运行，则发生单相接地后，有可能未接地相电压升高，会因过电压烧毁家用电器，从安全性考虑，我们必须采用中性点直接接地系统，将中性点的电位牢牢接地。1kv以下的供电系统（380/220伏），除某些特殊情况下（井下、游泳池），绝大部分是中性点接地系统，主要是为了防止绝缘损坏而遭受触电的危险。1、中性点直接接地系统优缺点中性点直接接地系统的优点：发生单相接地时，其它两完好相对地电压不升高，因此可降低绝缘费用。保证安全。其缺点：发生单相接地短路时，短路电流大，要迅速切除故障部分，从而使供电可靠性差。第二节中性点不接地系统如果三相电源电压是对称的，则电源中性点的电位为零，但是由于架空线排列不对称而换位又不完全等原因，使各相对地导纳不相等，则中性点将会产生位移电压。一般情况位移电压不超过电源电压的5%，对运行的影响不大。当中性点不接地配电网发生单相接地故障时，非故障的二相对地电压将升高，由于线电压仍保持不变，对用户继续工作影响不大。单相接地时，当接地电流大于10A而小于30A时，有可能产生不稳定的间歇性电弧，随着间歇性电弧的产生将引起幅值较高的弧光接地过电压，其最大值不会超过3.5倍相电压，对于正常设备有较大的绝缘裕度，应能承受这种过电压，对绝缘较差的设备、线路上的绝缘弱点和绝缘强度很低的旋转电机有一定威胁，在一定程度上对安全运行有影响。由于中性点不接地配电网的单相接地电流很小，对邻近通信线路、信号系统的干扰小，这是这种接地方式的一个优点。中性点不接地方式也就是中性点对地绝缘方式，该方式结构简单、运行方便，不需要增加附加电力设备，投资便宜，很适合于农村10KV架空线路的辐射形或树状形供电电网。这种接地方式在运行中，如果发生单相接地故障，流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流，数值很小，可以装设绝缘监察装置，以便及时发现单相接地故障，迅速处理，避免其发展为两相短路而造成停电事故。对中压系统，如6KV-66KV系统，大多是三相用电设备，且设备多在室外，出事的几率比较多，设备绝缘强度也比较高，即便出现了单相接地，未接地相电压升高也能承受，三相平衡对称的关系没有改变，也就是说三相系统还能正常运转，这时从可靠性考虑，还是在中压系统采用中性点不接地系统比较好在煤矿井下，我国、西德等国禁止中性点接地，其主要目的是为安全，减小了单相接地电流，但即使小的单相接地电流，煤矿井下也不允许存在，因此在煤矿井下，安装有检漏继电器，就是当电网对地绝缘阻抗降低到危险值或人触及一相导体或电网一相接地时，能很快地切断电源，防止触电、漏电事故，提前切断故障设备。1、中性点不接地系统的优点：这种系统发生单相接地时，三相用电设备能正常工作，允许暂时继续运行两小时之内，因此可靠性高。其缺点：这种系统发生单相接地时，其它两条完好相对地电压升到线电压，是正常时的√3倍，因此绝缘要求高，增加绝缘费用。第二节中性点经消弧线圈接地系统该方式就是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈，在系统发生单相接地故障时，利用消弧线圈的电感电流补偿线路接地的电容电流，使流过接地点的电流减小到能自行熄灭的范围，它的特点是在线路发生单相接地故障时，可按规程规定满足电网带单相接地故障运行2h。对于中压电网，因接地电流得到补偿，单相接地故障不会发展成相间短路故障，因而中性点经消弧线圈接地方式大大提高了供电可靠性，这一点优越于中性点经小电阻接地方式。3、中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地，保留了中性点不接地方式的全部优点。由于消弧线圈的电感电流补偿了电网接地电容电流，使得接地点残流减少到5A及以下，降低了故障相接地电弧恢复电压的上升速度，以致电弧能够自行熄灭，从而提高供电可靠性。经过消弧线圈接地系统的过电压幅值不超过3．2Uph，因此接有消弧线圈的电网，称为补偿电网。经消弧线圈接地的电网称为谐振接地系统，它有自动跟踪补偿方式和非自动跟踪补偿方式两种。前者比后者有无可比拟的优点，目前电力系统无论新建或扩建都采用自动调谐消弧线圈，并正在逐步淘汰非自动调谐消弧线圈。中性点经消弧线圈接地系统2、中性点经消弧线圈接地系统的优点：除有中性点不接地系统的优点外，还可以减少接地电流；其缺点：类同中性点不接地系统。间歇电弧接地过电压一、产生原因在中心点不接地系统中，当一相发生故障时，故障点的电弧熄灭和重燃（称之为间隙性电弧）引起电磁暂态的振荡过渡过程而引起的过电压。（称之为间隙电弧接地过电压）二、单相接地电路图及相量图在分析间歇电弧接地过电压时主要有两种假设：以高频电流第一次过零熄弧为前提进行分析，称高频熄弧理论。按此分析过电压值较高，因高频电流过零时，高频振荡电压正为最大值，熄弧后残留在非故障相上的电荷量较大，故电压较高。以工频电流过零时熄弧为前提分析，称工频熄弧理论。按此分析，熄弧后残留在非故障相上的电荷量较小，过电压值较高，但接近系统中实测过电压值。虽然两种理论分析所得过电压值不同，但反映过电压形成的物理本质是相同的。三、分析注意几点：（1）应假设某故障相达到最大值时电弧接地，这是最严重情况（2）掌握某一状态、某一时间下电压初始值、稳态值（3）过电压的最大幅值可用下面公式估算过电压幅值=稳态值+（稳态值-初始值）四、影响间歇接地电弧过电压的因素主要有：（1）电弧过程的随机性。（2）导线相间电容C12的影响。（3）电网损耗电阻。（4）对地绝缘的泄露电导。实际系统中间歇电弧接地过电压倍数大部分小于3.1，具有正常绝缘水平的电气设备是能承受的。防止产生间歇电弧接地过电压的根本途径是消除间歇电弧。为此。可采用相应的措施：一是将系统中性点直接接地（或经小阻抗接地）。二是在系统中性点经消弧线圈接地。三是在中性点不接地的系统中，可采用分网运行的方式。人为增大相间电容是抑制间歇电弧过电压的有效措施。五、限压措施六、消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用（1）消弧线圈是一个铁芯有气隙的消弧线圈，它接在中性点与地之间。(2)中性点经消弧线圈接地后的电路图及相量图（3）作用当故障相接地，非故障相电流应包括原先通过的电容电流加上流过消弧线圈上电流，两者相位反向，使接地点电流（称经消弧线圈补偿后的残流）减少到足够少，使接地电弧很快熄灭且不易重燃。（4）消弧线圈的补偿度是消弧线圈电感电流补偿系统对地电容电流的百分数。有三种运行状态：欠补偿全补偿过补偿中性点谐振接地消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈，当发生单相接地时，可形成与接地电流大小接近但方向相反的感性电流以补偿容性电流，从而使接地处的电流变得很小或接近于零，当电流过零电弧熄灭后，消弧线圈还可减小故障相电压的恢复速度从而减小电弧重燃的可能性。完全补偿状态时，中性点位移电压U0将很高，因此一般都采取过补偿方式以减小中性点位移过电压。失谐度大可降低中性点位移电压，但失谐度过大，将使线路接地电流太大，电弧不易熄灭，因此合理地选择失谐度才能使消弧线圈正常运行。失谐度一般选在10%左右，长时间中性点位移电压不应超过额定相电压的15%。消弧线圈的存在，使电弧重燃的次数大为减少，从而使高幅值的过电压出现的概率减小，一般认为66kV及以下系统发生间歇性电弧接地故障时，消弧红圈接地方式下的最大过电压为3.2Uxg,略低于中性点不接地系统。中性点经消弧线圈接地的配电网接地电流小，对附近通信线路的干扰小是这种方式的一个优点。自动跟踪补偿消弧线圈自动跟踪补偿消弧线圈装置可以自动适时的监测跟踪电网运行方式的变化，快速地调节消弧线圈的电感值，以跟踪补偿变化的电容电流，使失谐度始终处于规定的范围内。大多数自动跟踪消弧装置在可调的电感线圈下串有阻尼电阻，它可以限制在调节电感量的过程中可能出现的中性点电压升高，以满足规程要求不超过相电压的15%。当电网发生永久性单相接地故障时，阻尼电阻可由控制器将其短路，以防止损坏。其原理接线如图所示。第四节中性点经电阻接有些配电网发展很快，城市中心区大量敷设电缆，单相接地电容电流增长较快，虽然装了消弧线圈，由于电容电流较大，且运行方式经常变化，消弧线圈调整困难，还由于使用了一部分绝缘水平低的电缆，为了降低过电压水平，减少相间故障可能性，因此采用了中性点经低电阻接地的方式。采用中性点经