中性点运行方式

中性点运行方式（精选十篇）

中性点运行方式 篇1

配电系统中性点(配电变压器的中性点)的运行方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经小电阻接地三种。

1. 中性点不接地系统

配电网的三相导线之间及各相对地之间，沿导线全长都分布有电容，这些电容将引起对地电容电流。三相系统在正常运行时，各相对地的电压是对称的，电容电流为零;当发生单相接地时，故障相对地的电压变为零，中性点对地电压值为相电压，非故障两相的对地电压值升高倍，变为线电压。对地电容电流也较正常时升高倍。在对称三相系统中，单相接地时的接地电流等于正常(未接地)时一相对地电容电流的3倍。

在中性点不接地的系统中，发生单相接地时，系统线电压的大小和相位差仍维持不变。系统电压的对称性未受到破坏。同时，这种系统中相对地的绝缘水平是根据线电压设计的，虽然未故障相对地的电压升高倍，但对设备的绝缘并不危险。因此，中性点不接地系统在发生单相接地时可以带故障继续工作一段时间(规程规定为2小时)。这相对地提高了供电可靠性。但不允许长期工作，因为长期运行时可能引起未故障相绝缘薄弱的地方损坏而造成相间短路。为此，应装设专门的绝缘监察装置以便发现单相接地故障后能迅速处理。

在中性点不接地方式中，中性点对地是绝缘的，接地电流将在故障点形成电弧，一方面，由于电网具有电感和电容，可以形成谐振回路，当发生电弧接地时，可能产生电弧接地过电压和谐振过电压，其值一般可达2.5—3倍相电压峰值，会对设备绝缘造成威胁。另一方面，由于目前普遍使用的小电流接地系统选线装置的选线准确率比较低，因此不能够准确地检测出发生接地故障的线路。发生单相接地故障后，一般采用人工试拉的方法寻找接地点，因此会造成非故障线路的不必要停电。

2. 中性点经消弧线圈接地

在中性点不接地系统中，单相接地电容电流超过规定数值(10KV架空线路10A，电缆线路30A)时，电弧将不能自行熄灭。为了造成故障点的自行灭弧条件，我们应采取减小接地电流的措施。在变压器中性点与大地之间接入消弧线圈，使其提供一个感性电流，用来补偿单相接地的容性电流，在系统发生单相接地时，利用消弧线圈的补偿作用，使接地处的电流减小，这也就减小了单相接地时产生电弧和由它发展为多相短路的可能性。尤其在瞬时性接地时，因为电弧可以很快地熄灭，线路可不被断开。按规程规定系统可带单相接地故障运行2小时，以便运行人员采取措施，查出故障点，在最短时间内消除故障，保证系统安全运行。中性点经消弧线圈接地的特点有：

(1)故障点接地电弧可自行熄灭，提高了供电可靠性。由于消弧线圈的感性电流对故障容性电流的补偿，使单相故障接地容性电流在10A以下，因此接地电弧可以自行熄灭并避免重燃。

(2)消弧线圈需要人工进行调谐，不仅会使电网短时失去补偿，而且不能有效地控制单相接地的故障电流。自动跟踪补偿消弧线圈装置则能够随电网运行方式的变化，及时、快速地调节消弧线圈的电感值，当系统发生单相接地时，消弧线圈的电感电流能有效地补偿接地点的电容电流，避免间歇性弧光接地过电压的产生。

3. 中性点经小电阻接地

这种方式就是在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻，该电阻与配电线路对地电容构成并联回路，用以释放线路上的过剩电荷来限制电弧接地过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小(工程上一般选取10—20Ω)。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在10—500A之间，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，因此可快速切除单相故障线路。中性点经小电阻接地的特点如下：

(1)通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，因此可快速切除线路单相故障。工频电压升高时间很短，这对于有累积效应的电缆绝缘有利。

(2)由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，因此对防止谐振过电压和间歇性电弧过电压保护有一定优越性，电阻也是谐振回路中的阻尼元件，可以限制谐振过电压的形成。

二、中性点接地方式的选择

1. 中性点不接地方式具有供电可靠性高，对人身及设备有较好的安全性，通讯干扰小，结构简单、运行方便，不需要增加附加电力设备，投资少等优点，比较适用于系统不大、网络结构比较简单、运行方式变化不大的系统。特别适合于10KV架空线路的放射形供电电网。规程规定对架空线路电容电流在10A以下的可以采取不接地方式。

2. 从限制单相接地故障电流的危害性角度出发，则中性点经消弧线圈(自动跟踪补偿)接地方式较其他两种接地方式有一定的优越性。由于消弧线圈能够根据系统的电容电流实时进行补偿，避免发生间歇性电弧接地过电压，因此供电可靠性相对提高。但是自动跟踪消弧线圈的选线准确率还不高，导致需要采用试拉馈线的办法寻找故障点。规程规定：3—10KV钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路当单相接地故障电容电流超过10A, 3—10KV电缆线路当单相接地故障电容电流超过30A，又需在接地故障条件下运行时，应采用消弧线圈接地方式。

3. 中性点经小电阻接地，主要优点是过电压小，系统电缆可以选择较低的绝缘水平，以节省投资。对以电缆为主的配电系统，由于电缆很少发生单相接地瞬时故障，比较适宜采用经小电阻接地方式。在采用低电阻接地方式时，对中性点接地电阻的动热稳定必须给予充分的重视，以此保证运行的安全可靠性。规程规定6—35KV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式。

三、结语

中性点的运行方式不同，其技术特性和工作条件也不同，因而对运行的可靠性、设备绝缘及其保护措施的影响和要求也不一样。

确定配电系统中性点的接地方式，应从供电可靠性、内过电压、对通信线的干扰、继电保护，以及确保人身安全诸方面综合考虑。

摘要：本文讲述了配电系统中性点接地方式的优缺点及实用范围。

关键词：配电系统,中性点,接地方式

参考文献

配电网中性点接地方式的选择 篇2

随着城市电网的不断发展，电缆在我国许多城市电网中的使用率越采越高，许多公用变电站的出线已大部分或全部改成电缆线路，电缆线路的大量应用在提高配电网供电可靠性的同时也带来了新问题，即电力系统电容电流的不断增长，如实测的某城市配电网电容电流高达200A以上，如此大的电容电流将严重危及配电设备的安全运行。本文比较了中性点经小电阻接地和经消弧线圈接地的优缺点，分析了电网结构、变压器连接组别对中性点接地方式的影响，针对接地电阻阻值的选择、安装位置以及消弧线圈补偿形式的优化提出了新观点。

中性点接地方式的现状

长期以来解决电缆导致电力系统电容电流过大的问题主要有两种方法，即中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地。

20世纪80年代以前，我国在35kV配电网中大多采用经消弧线圈接地方式，最近十几年以来陆续有城市采用小电阻接地方式，如上海、天津；这两种接地方式在10kV配电网中均有应用。

实际上，究竟采用哪一种方式在我国的理论界和工程界中也存在着分歧。文规定：“3—10kV架空线、35kV、66kV系统，单相接地故障电容电流超过10A，或3—10kV电缆线路系统单相接地故障电容电流超过30A时，应采用消弧线圈接地方式”；同样文中还有这样的规定：“6—35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术的要求以及本地的运行经验等”、“16kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式”。文规定：“35kV、10kV城网中以电缆为主的电网，必要时可采用中性点经小电阻或中电阻接地，确定中性点接地方式时，必须全面研究供电可靠性、健全相工频电压升高、对通讯线路的干扰影响、继电保护的灵敏度和选择性等方面”。从这两个标准的规定来看，两种接地方面均可采用，具体采用哪一种应根据各地实际情况选择，标准针对10kV架空线系统和电缆系统给也了两个限值10A和30A,但对于实际电网中最为常见的混合系统没有做出明确规定。

小电阻接地方式与消弧线圈接地方式的比较

传统理论认为中性点经小电阻接地方式有以下优点：单相接地时，健全相电压升高接续时间短对设备绝缘等级要求较低，一次设备的耐压水平可按相电压来选择；单相接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可比较容易地切除接地线路。但同时也存在以下缺点：由于接地点的电流较大，零序保护如动作不及时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障的发生；永久及非永久性的单相接地线路的跳闸次数均明显增加。例如，根据深圳供电局梅林变电站的统计数据，该站改造为中性点经小电阻接地之前的两年中10kV线路共跳闸53次，改造后的三年中10kV线路共跳闸136次。

中性点经消弧线圈接地方式有以下优点：单相接地时，由于消弧线圈的电感电流可抵消接地点流过的电容电流，使流过接地点的电流较小，可带单地故障运行2h。对于配电网中日益增加的电缆馈电回路，虽然接地故障的发生概率有上升的趋势，但因接地电容电流得到补偿，所以单相接地故障并不会发展为相间故障!但采用该种接地方式时，系统有可能因运行方式改变造成欠补偿从而引发谐振过电压。目前运行在配电网中的消弧线圈的结构多为手动调匝，必须退出运行才能调整，且在线实时检测电网单相接地电容电流的设备很少，因此消弧线圈在运行中不能根据电容电流的变化及时地进行调节，不能很好地起到补偿作用。青岛电网内一电容电流水平较高的35kV系统依靠6台消弧线圈补偿，自2000年初至2003年7月共发生单相接地故障24次，其中发展成永久性跳闸事故的有15次。

中性点经小电阻接地时，原则上一个配电网中只能有一个接地点，否则会导致零序电流过大，进而损坏设备或使保护失去选择性：中性点经消弧线圈接地时，接地点的数目标不受奖限制，可在该系统电源侧只设置一台消弧线圈接地来进行集中补偿，也可在负荷侧公用变电站的高压侧设置多台消弧线圈来进行分散补偿，或者均采用。电容电流的估算

选择某系统的中性点接地方式时，应先了解该系统的电容电流大小，计算电容电流大小的方法有直接试验法、间接试验法、精确计算法、图表估算法、经验估算法等。最简单方便的是经验估算法，即根据经验公式和本系统内架空线路和电缆线路的长度粗略估算电容电流 IC=(I+k)∑icn(1)式中IC为系统电容电流之和；k为由配电设备造成的电网电容电流的增加百分比，对于10kV系统取16％、对于35kV系统取13％；∑icn 为架空线路和电缆单相接地的电容电流之和，任一线路的单相接地电容电流icn为 icn=KUeL(2)式中Ue为线路额定电压，kV；L为线路长度，km；K为经验系数，如计算线路为架空线路，有、无避雷线时K分别取为0．0033、0．0027(木杆塔、金属或水泥杆塔时再增大10％—12％)，计算线路为电缆线路时，K的计算公式为：K=(95+1．44S)/（2200+0．23S)，S为电缆芯线截面积，mm2。

根据式(1)、(2)可容易地计算出电容电流，对于10kV配电网，如电缆线路超过16km，电容电流将超过29．7A。考虑到一般10kV系统一段母线上的出线不多于6回，可得到如下结论：在负荷密度较大、供电半径较小的城市10kV配电网中，可采用10kV母线分列运行的方式将电容电流限制在30A以下，从而可采用投资较小的中性点不接地运行方式。而对于35kV配电网而言，一旦电缆线路超过2km，电容电流就会超过30A。

需说明的是，电缆线路的电容电流可由试验得到的三相电容值计算得到，而电缆的三相电容值测试是交接试验中的常规项目。因此计算K的经验公式仅供参考。变压器连接组别对中性点接地方式的影响变压器连接组别对中性点接地方式的影响很大。主变压器绕组的连接组别主要有△、Y0两种。对于10kV配电网，由于受客观条件的限制只能采取集中设置中性点接地装置的模式。对于35kV配电网，根据电源侧变压器二次线圈和负荷侧变压器一次线圈的不同连接组别，可列出如下常见的几种组合形式：

(1)△-Yn(不是表示某台变压器的连接组别，而是表示某线路两端变压器连接组别的配合，下同)：采用经小电阻接地或消弧线圈集中补偿的接地方式时都必须采用专用的接地变制造一个中性点，也可借助于二次变电站的一次线圈侧引出的中性点而采用消弧线圈分散补偿接地方式。

(2)△-△：经消弧线圈接地或经小电阻接地都必须借助接地变，因此只能选择集中接地模式。(3)Y0-△：这是一种非常适合采用集中设置接地的情况，可经消弧线圈接地也可经小电阻接地，但并不适用于分散补偿的接地模式。

(4)Y0-Y0：这是一种最为灵活的组合形式，理论上经小电阻接地、消弧线圈集中补偿及消弧经线圈分散补偿均可采用。但实际配电网中由于受变压器连接组别的限制，很少出现这种组合形式。有些地区为了应用这种组合形式，对35KV主变压器采取了特殊的Y0／Y0/△连接组别，其中的△绕组是平衡绕组，仅用于提供三次谐波电流通道。

采用中性点经小电阻接地方式时应注意的问题

(1)一次设备绝缘水平的选择。中性点经小电阻接地后，由于发生单相接地时非故障相的工频电压升高值较小，且故障切除时间较短，因此广州、北京的部分电网选用了相电压水平的产品，如电缆、避雷器等，运行情况良好。而上海供电公司仍按照中性点不接地方式选择设备，认为即使采用小电阻接地，暂态过是压也可能达到相电压峰值的2．5倍。

(2)零序电流水平和接地电阻的选择。IEEEl43标准规定，15K及以下的低电阻接地方式电网中工业设施的接地故障电流应限制在400A以下：上海的35KV配电网将零序电流限制在2KA或1KA以下，天津的35KV配电网将零序电流限制在1．3KA以下。一般来说，中性点电阻可按如下公式选择：R=UP／(2—3)IC(3)式中R为中性点电阻，Ω；UP为系统相电压，V；IC为系统单相接地时的电容电流，A。实际上由式(3)计算出来的中性点电阻值是一个满足继电保护装置动作要求的最大值，实际应用时可选择为比计算值稍大的数值。上海电网的实际经验表明，选择较高的接地电流水平有利于使整定值躲过区外单相接地故障时由电流互感器和零序滤过器误差所引起的不平衡电流且有助于零序电流保护各级之间的配合，及满足高电阻接地时动作灵敏系数的要求。中性点电阻值如选择得过低，将造成两个不利的后果：对通信线路干扰大，增加了人身触电的危险性。根据日本的经验，架空线路系统中性点电阻中的电流为100-200A时及以电缆为主的配电网中性点电阻的电流为400~800A时，单相故障接地电流对通信线路的干扰不大。由上海市区供电公司的经验得知，35KV系统中性点电流在2KA以下未收到干扰通信线路的报告，由广州电网的试验结果得知，电力电缆与通信电缆在马路两侧敷设电缆时零序电流为1kA、平行距离为1km时，其电磁感应电压约为30V，远小于430V的限值，但未给出同沟敷设时的试验数据。因此只要在敷设电缆时选择合适的路径，即可将大接地电流对通信线路的影响降到可以接受的程度。但据文推算，将接地故障电流限制在800~2000A以下时，假设沿自然分布的钢筋混凝土电杆进行接地，则人站在距电杆1m处、手触及电杆裸露钢筋时会有6KV以上的接触电压。因此作者认为，接地电流选择在几百安培较为稳妥。

(3)接地电阻安装位置的选择。接地电阻必须安装在电源侧变电站，一般可直接安装在变压器中性点处。但如果此处变压器的连接组别为△接线，如前文所述，接地电阻需借助于接地变“制造出”的中性点才能够安装，接地变的安装地点有两选择：母线上或主变压器出口。作者认为接地变应安装在主变压器的出口处，主要原因是既不占用出线间隔的位置，又可提高供电可靠性。

(4)选择中性点经小电阻接地方式时，一个系统中只能有一个接地点，不允许两个或更多的中性点电阻并列运行，且不允许失地运行。因此理想方式是中性点电阻与主变压器同步投切。例如，一变电站35kV侧主接线形式为单母线分段，每段母线上有一台主变。两段母线并列运行时，应只投入一个接地电阻；分列运行时，每段母线均投入一个接地电阻；一台主变停电，另一台主变带全站负荷运行时，也应只投处一个接地电阻，且最好投入运行主变侧的接地电阻，以免出现主变保护动作眺开分段开关后运行母线失去中性点的情况。采用中性点经消弧线圈接地方式时应注意的问题

(1)集中补偿与分散补偿的比较。实际应用中两者的不同主要表现在补偿容量上。国内厂商能够提供的消弧线圈最大容量是2．4MVA，能够补偿大约110A的电容电流，因此，消弧线圈集中补偿方式最大只能补偿100安左右的电容电流，而分散补偿方式可以补偿的电容电流在理论上是无限的。例如，德国柏林一个30KV电缆网络的电容电流曾高达4KA，共采用41台消弧经圈进行补偿，其单台补偿电流为40-I70A，运行状况良好。但分散补偿受线路运行方式的影响较大。假设某系统的正常残流水平为7A，如此时有一条线路跳闸，且这条线路的末端装有补偿电流为25A的消弧线圈，则该系统中的残流将变成18A的容性电流，这对于系统的安全运行有负面影响。

(2)消弧线圈容量的计算。一个系统中所需配置的消弧线圈补偿容量的计算公式为

Q=I．3ICUe/√3(4)式中Q为消弧线圈实补偿容量，kVA；Ue为系统额定线电压，KV；IC为该系统电容电流总和，A。

(3)自动补偿的问题。近10年来，国内厂家制造出了能够在运行状态调整消弧线圈容量的有载调节开关，也开发出了能够自动测量系统电容电流值并据此自动调整消弧线圈运行挡位的装置，在实际工程应用中发现，在采用消弧线圈分散补偿的系统中如装设两台或更多的具备自动调整功能的消弧线圈会出现冲突的情况。因此在一个系统中只能投入一台具备自动调整功能的消弧线圈。

(4)长期以来在中性点经消弧线圈接地的配电网中如何准确选择单相接地故障线路是一个难题，现在有的配电网中采用消弧线圈并联短时投入的中值电阻的方案解决此间题效果良好。国内已开发出一种通过瞬时改变消弧线圈短路阻抗来改变消弧线圈补偿度，再根据非故障线路的零序电流在该过程中基本不变而故障线路有明显变化这—理论进行故障选线的装置。但这两种方法都不适用于消弧线圈分散设置的35KV配电网。缺少一种不依赖于专用零序电流互感器即可准确进行故障选线的小电流选线装置仍是影响中性点经消弧线圈接地方式应用的主要因素。在处理系统接地故障中，作者曾多次遇到将某段母线上所有线路均试验—次才能找到故障线路的尴尬局面。

综上所述，作者认为设置消弧线圈的理想办法是在系统电源侧变电站配置一台具有尽可能大可调容量(至少要达到100A)的消弧线圈，该消弧线圈应装设在线测量电容电流和自动调整容量的装置。同时根据系统的电容电流水平分散设置足够数量的消弧线圈(不必具备自动调整功能)，分散设置的消弧线圈单台容量不要超过集中设置的消弧线畔的调节能力。电源侧的消弧线圈应正常运行在公接挡位的中间位置。以减小运行方式改变时分散布置的消弧线圈突然退出运行给系统补偿能力带来的影响，此外应尽可能地配备高质量的小电流选线装置。

结语

中性点经小电阻接地及经消弧线圈接地这两种方式各有优缺点。各地区在选择接地方式时应根据电网结构、电容电流水平，变压器连接组别、电缆化比例、负荷重要程度等实际情况进行综合经济技术比较后决定，作者认为，在一个电缆化率极高的配网中应优先考虑小电阻接地方式，而以于实际电网中大量存在的混合系统仍应该采用消弧线圈接地方式。

电力系统中性点的运行方式研究 篇3

关键词：电力系统；中性点；接地

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0090-02

电力系统中性点是指三相系统中星形连接的发电机和变压器的中性点。电力系统中性点接地运行方式是指电力系统中性点和大地之间的连接方式。经过多年的经验累积，目前我国电力系统采用的中性点接地运行方式主要有四种：中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经低电阻接地方式和中性点直接接地方式。

1 中性点不接地方式

由于中性点不接地，因此故障点不产生大的短路电流。且非故障相导线对地存在电容，故对地电容电流可从大地经故障点通过故障相导线流回电源。正常运行时，如变压器输出三相电压对称、三相对地电容相等、三相负荷平衡，则三相电压、电流均对称。此时，变压器的中性点、负荷的中性点和大地三者电位相等，即等电位。

中性点不接地系统中，任一相绝缘受到破坏而接地时，各相之间的线电压不变，可以继续运行一段时间；而各相的对地电压及对地电容电流均发生变化，中性点的电位远远偏离大地电位。此时，其他两相全相的对地电压升高倍，无疑使这两相发生绝缘事故的概率增大。如果它们中的某一相因此发生对地绝缘击穿，则就构成两相接地短路事故。因此，中性点不接地系统中发生单相接地故障时的运行时间至多不超过2 h。

2 中性点经消弧线圈接地方式

对于中性点不接地系统，为了防止接地故障时电容电流过大引起间隙性电弧造成过电压，可通过缩小电网中有电气连接的线路长度来减少电容电流；也可采取中性点经消弧线圈接地的方法来补偿电容电流。

所谓消弧线圈，其实就是在变压器中性点与大地之间接入一个电抗线圈，当发生单相接地故障时，除了在接地点流过对地电容电流外，还流过消弧线圈的电感电流，电容电流和电感电流方向相反，从而使接地故障点处的电流减小，电弧自行熄灭，防止发生间隙性弧光过电压。此时，发生单相完全接地时接地相的对地电压为零，其他两相的对地电压升高到原值的倍。因此，中性点经消弧线圈接地的系统和中性点不接地的系统一样，各相对地绝缘必须按线电压考虑。

3 中性点经低电阻接地方式

在我国的配电网中，采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，并已累积了不少成功的经验。但随着国民经济的发展，某些经济发达地方配电网已改变了过去以架空线路为主的局面，而是以电缆线路为主，同时，一些新型设备，如紧凑型封闭式开关柜、氧化锌避雷器等得到越来越广泛的应用，原来使用的非有效接地方式有些不相适应，主要表现为：

①采用中性点经消弧线圈接地的方式，在切合电缆线路时，电容电流变化较大，需要及时调整消弧线圈的调谐度，操作麻烦，并要求有熟练的运行维护技术。另外，随着配电网的发展，电缆增多，电容电流很大，消弧线圈的补偿容量也需增大，使得投资增大。

②电缆线路造成单相接地故障的概率较架空线路小得多，电缆单相接地，其绝缘一般不会自行恢复，因此，不宜带接地故障继续运行，以免扩大事故。中性点采用非有效接地，难以实现快速检出接地故障点。

③采用非有效接地方式的配电网，其工频过电压、弧光接地过电压、各种谐振过电压的幅值较高，持续时间长，对设备绝缘和无间隙氧化锌避雷器的安全运行造成严重威胁。

基于以上情况，我国个别配电网中性点已采用经低电阻接地的运行方式。这种方式可降低单相接地时的暂态过电压、消除弧光接地过电压和一些谐振过电压，并能采用简单的继电保护装置迅速选择故障线路，切除故障点。但是伴随而来的问题是，线路跳闸较频繁，断路器维护工作量增加等现象较为明显。

4 中性点直接接地方式

为防止单相接地产生间隙电弧过电压，可采用中性点直接接地。此时，当发生单相接地时，故障相直接经过大地形成单相短路，继电保护立即动作，开关跳闸，因此不会产生间隙性电弧。另外，由于中性点直接接地后，中性点电位为接地体所固定，不会产生中性点位移。因此，发生单相接地时，其他两相也不会出现对地电压升高的情况。电力网中各设备的对地电压可以按照相电压考虑，从而降低电网造价。

5 中性点不接地系统存在的问题

在当下的电力系统正常运作中，中性点不接地一直是普遍存在的问题。因为由于受到环境电压运行等诸多因素的原因，从而导致在绝缘水平因素达不到的情况下，及其容易出现中性点不接地系统出现故障，从而导致电力系统的正常运作受到影响。分析当下中性点不接地的原因，主要有以下几种：

①由于受到电力系统内部电压的影响，从而导致中性点不接地，是其中存在的主要原因。因为长时间的处于内部电压较高的情况，电缆会产生较高的负荷。但是由于电缆和内部的绝缘体不能够有效的进行相应的负荷，加上我国的同等电压设备不能够承受相应的负荷，从而导致在实际中会使得设备同电压之间存在一定的等级差别，最终会在实践当中出现电力系统中性点运行故障。而且，当下我国的电力系统内部的电压设备装置并不是统一的，有些地区采用国外的进口设备，绝缘能力会同国内存在一定的不同，工作当中电压相同，设备的差异会导致设备被击穿之后，不能够进行接地故障的修复，从而影响电力系统的正常运作。

②在接地中，避雷设备在工作过程中因为电压不稳定加上工作时间较长，尤其是在单相接地的过程中因为负荷不稳定，极其容易发生损毁和爆炸的事故。因为电压运行本身就存在着不稳定性，单相接地更是会加重避雷设备的负担。这种问题存在具有一定的普遍性，而且事故发生之后隐患较大，从经济层面上讲，造成电力系统的损失是不可衡量的。

6 中性点经消弧线圈接地系统存在的不足

在电力系统中，中性点问题出现的较多。因此，要正确认识中性点和电力系统的稳定发展，就需要从全面把握中性点的各个环节。通过认真剖析其中存在的不足，来有效的认识问题。其中，接地系统是电力系统的重要组成部分，也是发生问题较多的疑难症结点所在，具体表现为：

①消弧圈的位置一直是保证接地系统和中性点之间能够运作的一个枢纽。在系统的运行状态下，消弧圈可以在电压震动过程的那个中，产生安全维护的效果。但是如果消弧圈的位置出现偏差，它的相应功能就会得到削弱，这样，电力系统同电压之间便会出现运行故障。因为产生的临时电压不稳定，便会导致电气设备不能够在运作中发挥正常水平，从而影响绝缘性能，导致更严重的问题出现。

②在监测接地装置过程的那个中，由于不能够明确的探测问题和接地故障线路的症结点，是导致电力系统不能够及时发现并解决问题的关键。因为当下的接地装置缺乏高度领命的设备来及时接收危机信号，从而导致在实际当中不能够发挥自身的作用，使得电力系统不能够得到相应的稳定发展。

7 企业配电网中性点经电阻接地方式的可行性

在当下的企业配电网优化改进中，中性点的优化也在伴随着研究的深入而不断的优化升级。因为在这个过程当中，解决单相接地是从根本上优化接地电压的关键。

在电阻电流的研究过程中，我们结合实际情况，不难发现问题的根源，因此，通过深入研究，强化继电保护功能，在正确认识弧光接地的利害之后，更进一步的优化研究，是实现我国电力系统正常运作的关键。

参考文献：

[1] 王雷.浅析中性点接地方式及其在保护中的差别[J].研究与探讨，2012.（7）.

[2] 常湧.城市配电网中性点接地方式探讨[J].应用技术，2012，（3）.

[3] 杨丽宏.论电力系统中性点的接地方式[J].信息通信，2012，（119）.

电力系统中性点运行方式探析 篇4

关键词：电网,中性点接地方式,消弧线圈

0 引言

电力系统中性点接地方式与电网的电压等级、变压器连接组别、单相接地故障电流、过电压水平以及保护配置等有密切关系, 直接影响电网的绝缘水平, 电网供电的可靠性、连续性和运行的安全性, 以及电网对通信线路及无线电的干扰。

目前我国电力系统采用的中性点接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地和中性点经消弧线圈接地3种。中性点直接接地的系统称为大电流接地系统, 中性点不接地和经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。我国的3～10 k V电网中多数采用中性点不接地的系统运行方式。根据《电力设备接地设计技术规程》规定:3～60 k V系统中, 如果单相接地电流超过30 A, 20 k V及以上系统中, 单相接地电流超过10 A时, 就应采用中性点经消弧线圈接地的系统运行方式。我国l10 k V及以上的系统, 通常会采用中性点直接接地的系统运行方式。

1 不同中性点接地方式比较

目前电网各种中性点接地方式根据电网系统结构特点不同有着不同的适用范围。

1.1 中性点不接地系统

(1) 优点:电网发生单相接地故障时稳态工频电流小, 如雷击绝缘闪络瞬时故障可自动消除, 无需跳闸;对于单相接地电容电流很小的系统 (6～10 k V电网在5 A以下) , 许多瞬时性接地闪络, 常能自动熄弧, 不致于转化为稳定性故障, 因而能迅速恢复电网正常运行;如故障类型为金属性接地故障, 可带单相接地运行2 h, 改善了电网连续供电, 供电可靠性得到提高;接地电流小, 降低了地电位的升高, 使跨步电压和接触电压变得很小, 减小了对信息系统大的干扰, 降低了对低压网的反击。同时还节省了接地设备或接地系统导体的开支。

(2) 缺点:单相接地时, 绝大部分电弧不稳定, 处于时燃时灭的状态, 从而产生间隙性电弧接地过电压。中性点不接地系统在发生一相金属性接地时, 通过地的电容电流是正常时一相电容电流的3倍。该电流过大时产生的电弧会烧坏电器设备;当电弧间隙性燃烧时, 易产生间歇接地过电压, 危及设备绝缘, 波及整个电网。对于单相接地电流较小时, 非永久性故障产生的电弧可自行熄灭。根据国内外的实测弧光接地过电压一般不超过额定相电压的3.5倍, 但是弧光持续时间长, 必将危及设备绝缘, 扩大事故。中性点不接地系统当三相负荷不平衡时会使中性点电位偏移, 使某一相电压升高。需装设绝缘监察装置, 以便及时发现单相接地故障, 迅速处理, 以免时间过久造成绝缘损坏或发展成为两相短路故障, 造成停电事故。

1.2 中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地就是在变压器中性点装设消弧线圈, 让消弧线圈处于过补偿状态, 利用它的感性电流补偿接地故障时的容性电流, 减少故障电流。在正常运行情况下, 中性点的电压位移不应超过电网标称相电压的15%。

(1) 优点:补偿电网即使发生单相接地故障, 相间电压仍能对称, 对电网继续运行不会造成影响;电网发生单相接地故障后线路中流过的电流很小, 不会破坏电网各装置的绝缘, 所以即便电网的单相接地故障容性电流比较大, 经消弧线圈补偿后一般可以带着接地故障正常运行, 因此提高了电网运行可靠性;消弧线圈补偿还可减小跨步电压和接触电压, 降低谐振和弧光过电压倍数以提高供电可靠性。

(2) 缺点:系统发生单相接地故障时, 经消弧线圈补偿后接地电流很小, 造成单相接地保护装置动作情况复杂, 寻找故障点比较难。传统办法还是由运行人员逐条拉闸寻找故障线路, 造成供电间断, 电量损失;当采取完全补偿会产生谐振, 而欠补偿在运行方式变化时可能会产生完全补偿, 过补偿时则对继电保护判断有影响。电力系统中性点经消弧线圈接地方式比中性点不接地系统只是降低了接地故障电流, 而对产生操作过电压是一样的;消弧线圈接地系统当变压器只带一回出线, 并在线路上发生单相接地故障时, 消弧线圈中储存磁能要向线路电容释放, 切除故障线路时会产生过电压, 这种过电压会危害消弧线圈绝缘, 所以必须在消弧线圈并联一个无间隙金属氧化物避雷器, 作为消弧线圈的过压保护。

1.3 中性点直接接地

中性点直接接地是指系统中全部或部分变压器中性点直接与大地连接。

(1) 优点:如果系统运行过程中发生某一相接地, 就构成单相短路, 因为发生故障那一相接地电流很大, 继电保护以及自动装置就会产生动作, 实现断路器跳闸以切除单相接地故障, 因为该大电流接地系统, 发生故障后非故障相电压值仍维持不变, 因此该运行方式下, 故障后不配置绝缘监视装置;系统产生的内过电压最低, 对线路绝缘水平的要求较低, 可按相电压设计绝缘, 因而能显著降低绝缘造价。

(2) 缺点:接地电流大, 增加了电力设备损伤;地电位高;增大接触电压和跨步电压, 增大对信息系统的干扰, 增大对低压网的反击。同时接地故障线路迅速被切除, 间断供电。

为了克服该方式单相接地故障时必须断开供电的不足、实现供电可靠性的提高, 现阶段的中性点直接接地系统中, 普遍要求装设自动重合闸装置 (ZCH) 。单相接地故障发生时, 在继电保护的动作后, 断路器完成跳闸, 经过一定时间之后再自动重合, 如果短路故障消失, 即可恢复用户供电;如果短路故障为永久性故障, 那么继电保护会二次动作, 作用到断路器上使其切除故障, 同时该断路器不会再闭合。

2 中性点接地方式选择要考虑的主要因素

由于涉及到电力系统各方面的整体性问题, 在选择中性点运行方式时需要考虑一系列因素, 其中有如下几个主要方面:

(1) 电网供电的可靠性要求与故障范围限定。电网中发生频率最高的一种故障是单相接地故障, 当中性点直接接地系统发生单相接地故障时, 会有很大的接地电流产生, 某些情况下可能会比三相短路故障电流还要大, 系统中发生单相接地故障的部分必须被立即切除, 虽然安装了自动重合闸设备, 如果故障类型为永久性故障, 还会造成长期供电中断。与此不同的是, 小接地电流系统运行方式下发生单相接地故障时, 故障点通过的电流为相对较小的电容电流, 所以能迅速自行消除一般的单相接地故障。在小接地电流系统运行方式下, 即便故障类型为永久性接地故障, 也不用马上切断线路, 可以实现连续供电。所以, 从提高供电可靠性和缩小故障范围的观点考虑, 小接地电流系统, 尤其是经消弧线圈接地的电网的优越性是显著的。

(2) 电气装置和输电线的绝缘水平。选择不同中性点接地方式, 电力系统的过电压以及绝缘水平都会受到较大影响。电气设备和线路的绝缘水平除取决于长期最大工作电压外, 还在很大程度上受到各种过电压大小的限制。对小接地电流系统而言, 不论最大长期工作电压还是各种过电压大小均相对于中性点直接接地系统大很多。基本上, 大接地电流系统的绝缘水平与小接地电流系统相比, 大约可下降到20%左右, 所以如果要考虑过电压与绝缘水平, 中性点直接接地系统具有更明显的优势。

(3) 继电保护的可靠性要求。在小接地电流系统中, 单相接地电流比系统无故障运行时电流小得多, 所以难于实现选择性的接地保护。而在大接地电流系统中则比较容易实现选择性接地。单相接地时故障电流较大, 继电保护装置通常都能迅速动作而准确地切除故障, 同时继电保护装置结构简单, 运行可靠, 所以, 从继电保护的观点考虑, 以采取中性点直接接地系统的工作方式较好。

(4) 对通信和信号网络的干扰。当电力系统正常运行时, 若网络三相对称, 则无论中性点如何接地, 中性点处电位始终是零, 各相电流及各相电压均对称, 所以彼此抵消了输电线附近空间各点形成的电磁场, 因此通信和信号不会受到干扰。可是一旦发生单相接地故障, 单相接地故障电流将对电网产成强大的干扰, 并且随电流越大, 干扰也越严重。所以, 从造成系统干扰的观点考虑, 大接地电流系统当然最为不利。

除了上面提到的因素外, 还有其他一系列因素, 比如实际运行中的便利、传统规定和固有系统的运行方式等, 在作出中性点接地方式选择之前, 应该全面考虑。以上介绍的因素通常是互相联系的, 可能部分还是互相矛盾的, 这使得决定中性点接地方式成为一个需要统筹计划的问题。

3 结语

电力系统中性点接地方式不能仅仅局限于某种或几种方式, 还应根据实际有针对性地作出选择。具体的选择原则已经在前面提出, 其中尤其要强调按照实际情况, 提升电力系统供电可靠性与保证人身以及设备的正常安全运行。同时, 各种中性点接地方式的发展还要配合继电保护与自动控制装置的设计开发与研究改进才可以获得令人满意的运行效果。

参考文献

[1]张辉.电力系统中性点运行方式的探讨[J].中国新技术新产品, 2009 (10)

[2]邓小燕.浅析电力系统中性点运行方式[J].科技创新导报, 2008 (21)

[3]朱家骝.城乡配电网中性点接地方式的发展及选择[J].电气工程应用, 2001 (2)

[4]郑希如.自动跟踪补偿消弧线圈在电网中的应用[J].山西电力, 2003 (6)

中性点接地方式的研究与应用 篇5

关键词：中性点接地城市电网

1城市中压电网接地方式的发展

随着城市建设步伐的加快，城市框架不断的拉大，城市中压电网(6－35千伏系统)规模也随之增大，再加上近几年电力电缆线路的大量采用，中压电网系统的电容电流水平急剧增加，这给电网的安全运行带来了一些问题：系统单相接地时较大的电容电流产生的跨步电压和接触电压对人身安全将构成极大的威胁；单相接地电弧不易熄灭，电弧接地产生的弧光过电压对设备绝缘的威胁；系统长时间带单相故障运行容易发展成为相间短路或三相故障。

电力系统的中性点接地方式主要有两大类：凡是单相接地电弧能够瞬间白行熄灭者，属于小电流接地方式，主要有中性点谐振(经消弧线圈)接地方式、中性点不接地方式和中性点经高电阻接地方式等。凡是需要断路器遮断单相接地故障者，属于大电流接地方式，主要有中性点直接接地方式、中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。

由于工业发展较快，使电力传输容量增大，距离延长，电压等级逐渐升高，电力系统的覆盖范围不断扩大。在这种情况下发生单相接地故障时，接地电容电流在故障点形成的电弧不能自行熄灭，同时，间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩大，显著的降低了电力系统的运行可靠性。由单相接地引起中压电网的故障和异常，具有多发性、隐蔽性、广泛性、不可预见性及多样性等特点，应予以高度重视，找出原因及制定措施加以解决。

单相接地对中压电网的影响，主要取决于系统中性点接地方式。电力系统中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压、继电保护、通信干扰、系统发展规划及资金投入、电网现状和有关运行经验、接地装置等问题有密切的关系。

为了解决系统中出现的这些问题，世界上两个工业发达国家分别采取了不同的解决途径。德国为了避免对通信线路的干扰和保证铁路信号的正确动作，采用了中性点经消弧线圈的接地方式，消除瞬间的单相接地故障：美国采用了中性点直接接地和经低电阻接地方式，并配合快速继电保护，瞬时跳开故障线路。这两种具有代表性的解决方法，对以后电力系统中性点接地方式的发展产生了很大的影响。

2中压电网不同接地方式比较

目前，中压电网有代表性的接地方式分为四种：中性点不接地方式、中性点诣振接地方式、中性点经低电阻和中性点经中电阻接地方式。

2.1中性点不接地方式适用于单相接地故障电容电流小于10安培、以架空线路为主的配电网。此类型电网瞬时性单相接地故障占故障总数的60％～70％，希望瞬时性单相接地故障时不马上跳闸。中性点不接地系统的特点：①单相接地故障电流小于10安培，瞬时性单相接地故障点电弧可以自熄，熄弧后故障点绝缘可以自行恢复。②单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路。③通讯干扰小。④简单、经济。⑤单相接地故障时，非故障相对地工频电压升高3倍，在中性点不接地电网中，各种设备的绝缘要按线电压的要求来设计。⑥当单相接地故障电流大于10安培時，可能产生过电压倍数相当高的间歇性电弧接地过电压，对网内绝缘较差的设备、有绝缘弱点的设备、绝缘强度较低的旋转电机等都存在较大的威胁，在一定程度上影响电网的安全运行。⑦易发生谐振过电压引起电压互感器熔断器熔断、烧毁电压互感器的事故常有发生。

2.2中性点谐振接地方式目前，谐振接地方式一般采用自动跟踪消弧线圈，具有以下特点：①利用消弧线圈的感性电流对电网的对地电容电流进行过补偿，使单相接地故障电流限制在10安培以内，对人身安全有利。②瞬时性单相接地故障点电弧可以自熄，熄弧后故障点绝缘可以自行恢复。③可以减少间隙性弧光接地过电压的发生概率。④单相接地时不破坏系统对称性，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路。⑤可以根除电压互感器铁芯饱和过电压。⑥操作过电压一般能抑制在2.8倍相电压以下。⑦限制电缆故障的发生和扩大。根据美国统计，电缆故障的66％是由外皮向内部发展的。电缆本体对地绝缘能力的丧失是一个逐渐发展的过程。采用自动跟踪消弧线圈接地方式对三相对地导纳的不平衡十分敏感，可以在故障起始阶段便能被反映出来。如果处理及时，就可防止绝缘被击穿。万一击穿，由于故障点的残余电流很小，很难形成相间短路事故。⑧通讯干扰小。⑨运行管理比较简单。⑩单相接地故障时，非故障相工频电压最高升到3相电压。⑩对于电容电流很大的配电网，如果通过补偿要使单相接地故障电流残流小于10安培，就必须使系统保持较小的脱谐度，系统的脱谐度过小，对由于三相电容不对称引起的中性点位移电压会产生较强的放大作用，容易使中性点电压偏移超过规程允许值。⑥寻找单相接地故障线路困难，目前小电流接地选线装置的选线正确率还不理想，往往还要采用试拉法。

2.3中性点低电阻接地方式适用于以电缆线路为主、瞬时性单相接地故障很少的、系统电容电流比较大、网架坚强合理、自动化水平高的中压电网。中性点低电阻接地方式的特点：①可以降低工频过电压，单相接地故障时非故障相电压小于3倍相电压.且持续时间很短。②有效地限制弧光接地过电压，在中性点经电阻接地的配网中，当接地电弧熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉，在下一次燃弧时其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障时的情况相同，不会产生很高的过电压。中性点电阻阻值越小，泄放残荷越快。适当选择中性点电阻值，可以将过电压倍数限制在2.8倍相电压以下。③中性点电阻相当于在谐振回路中并接一个阻尼电阻，由于电阻的阻尼作用，基本上可以消除系统的各种谐振过电压。试验表明，只要中性点电阻不是太大(不大于1500欧姆)，就可以消除各种谐振过电压，电阻值越小，消除谐振的效果越好。④中性点经低电阻接地系统可以简单的配置零序过流保护，在发生单相接地故障时，当故障电流达到零序保护动作值时零序保护动作，跳开本线路的断路器。⑤在低电阻接地系统发生接地故障时，当故障电流达到零序保护动作值时可以在很短时间内动作，将电源切除，这就大大降低了人员接触带电故障设备的机会。⑥有利于提高系统安全可靠运行水平。由于系统的工频电压升高和暂态过电压倍数较低，对采用常规标准的设备则安全可靠性和设备使用寿命有所提高。⑦中性点经低电阻接地系统，在发生单相接地故障时，故障点流过的电流远大于谐振接地和不接地系统，故障点的高温电弧、跨步电压和接触电压对人和动物构成较大威胁。当故障电流达不到零序保护动作值时，则对人身安全更加不利。⑨中性点经低电阻接地系统，对通信、电子设备干扰大，综合投资相对较高。

中性点运行方式 篇6

1 探讨电力系统中性线的三种运行方式优缺点

在电力系统中, 接地方式有:不接地, 经电阻接地, 经电抗接地, 经消弧线圈接地, 直接接地等几种。在我国目前所采用的中性点的接地方式主要有三种, 即:不接地、经消弧线圈接地和直接接地。

1) 在中性点不接地的三相系统中, 当一相发生接地时, 由于各相间的电压大小和相位仍然不变, 三相系统的平衡没有遭到破环, 因此可以继续运行一段时间, 这是这个系统的最大优点。缺点是当发生一相接地时, 由于未接地两相对地电压升高到相电压的倍, 所以此系统相对于地的绝缘水平应根据线电压来设计, 这样就增加了电力网的绝缘水平和造价。同时, 当发生一相接地时, 在接地点可引起“弧光接地”, 周期性地熄灭和重新发生电弧, 危害很大。

2) 中性点经消弧线圈接地的三相系统:在中性点不接地系统中, 当单相接地电流超过规定的数值时, 电弧将不会自行熄灭。为了减少接地电流, 造成故障点自行无弧条件, 一般采用中性点经消弧线圈接地方式, 这也正是这种接地方式的优点所在。他是利用消弧线圈能产生一个与接地电容电流大小接近相等而方向相反的电感电流, 这个滞后电压的电感电流与超前电压的电容电流相互补偿, 最后使流经接地处的电流变得很小以至等于零, 从而消除了接地处的电弧以及由此所产生的危害。

3) 中性点直接接地的三相系统, 也叫大电流接地系统, 由于单相接地时中性点的电位接近于零, 非故障相的对地电压接近于相电压, 这样可以使电力网的绝缘水平和造价降低, 这是中性点直接接地的主要优点。但与小接地短路电流系统相比, 缺点是任何部分发生单相接地时, 都必须断开故障线路, 在发生永久性故障时, 将较长时间中断供电。并且在发生一相接地时将产生巨大的接地短路电流, 这将产生很大的电动力和热效应, 给方方面面都会带来很大的危害。

2 根据电力系统中性点运行方式和用电设备外露导电部分接地方式的不同组合, 电力系统又可分IT系统、TT系统、TN系统

IT系统就是电源系统的带电部分不接地或通过阻抗接地, 电气设备的外露导电部分接地的系统。TT系统配电网俗称三相四线配电网, 是电源系统有一点直接接地, 设备外露导电部分的接地与电源系统的接地电气上无关的系统。TN系统是电源系统有一点直接接地, 负载设备的外露导电部分通过保护导体连接到此接地点的系统, 即采取接零措施的系统。

根据中性线和保护线的组合情况, TN系统又可分为三种类型, 即TN-S系统, TN-C-S系统, TN-C系统。

1) TN-S系统是有专用保护零线 (PE线) , 即保护零线和工作零线 (N线) 完全分开的系统;爆炸危险性较大或安全要求较高的场所应采用TN-S系统, 有独立附设变电站的车间宜采用TN-S系统。

2) TN-C-S系统是干线部分保护零线与工作零线前部共用 (构成PEN线) , 后部分开的系统。厂区设有变电站, 低电进线的车间以及民用楼房可采用TN-C-S系统。

3) TN-C系统是干线部分保护零线与工作零线完全共用的系统, 用于无爆炸危险和安全条件较好的场所。

3 讨论在工作零线断开情况下, TN、TT电网系统对用电设备的影响

TN有三种型式。1) TN-C系统零线断开以后, 造成三相负荷不对称, 零位发生偏移, 这样单相设备 (220V) 可能就会被烧毁, 并且设备机壳和零线相接, 这样就会使得外壳带电, 造成人身触电事故, 危险极大。2) TN-S系统在零干线路断开时三相系统回路会烧毁用电设备, 但是设备机壳是不带电的, 这样就不会发生人身触电事故。3) TN-C-S系统, 若是PEN线断开, 机壳带电, 会发生人身触电事故;若是N线断开, 机壳不带电, 不会危机人身安全, 但要是工作零干线断开三相负荷就不对称, 会烧毁设备。

TT系统在工作零线断开后, 三相负荷不对称, 零位发生严重偏移, 单相用电设备被烧毁的概率很高, 但机壳是不带电的, 这样不会发生人身触电事故, 危及不到人身安全。

综上所述, 在供电系统中 (三相系统) 中, 不管采用什么接地方式, 只要中性线发生断开故障, 就会烧毁电气设备。

4 三相电力系统中性线截面的选择

三相电力系统, 星接线路相线电压对中性点电压相位差为120°, 在三相负荷平衡的情况下, 中性线的电流为0。民用建筑电气设计规范为:单相系统, 中性线截面等于相线截面;三相系统在三相四线线路中, 中性线的截面不小于相线截面的百分之五十。根据最新研究报导, 在相线电流为100A时, 中性线的电流有时能达到150A (国际铜业协会提供) 。在中性线中, 虽然电流的基波可以相互抵消, 但是在一些情况下, 谐波电流 (通常都是三次谐波的奇数倍“3N”) 在中性线中是叠加的, 这种叠加累计的电流有时会很大, 所以中性线采取相线截面的一半在某些时候是不安全的。一旦中性线烧毁断开, 对用电设备的影响很大, 严重时可以烧毁用电设备, 同时还会引起人身触电事故发生, 后果非常严重。

综上中性线截面应是相线截面的2倍。这一方案在三相四线制中, 可以用五芯电缆实现, 或是用一根2倍于相线截面的独股电缆做中性线。但不能采用四芯电缆再并联一根中性线电缆的办法, 因为中性线在物理上分开时, 它和相线的互感比就会变小, 使得外加中性线的阻抗增大, 这样就影响了中性线的导电效果。

目前, 我国地面上低压配电网绝大多数都采用中性点直接接地的三相四线配电网, 在这种配电网中, TN系统是应用最多的配电及防护型式。在中性线被烧毁断开时, 用电设备容易被烧毁, 同时还容易发生人身触电事故, 所以中性线的截面选择要慎重。为了安全起见, 中性线截面应该选择大点, 至少不小于相线截面, 在某些情况, 应该是相线截面的2倍。从安全角度来看, 适当放大中性线截面的同时, 我们要力求三相负荷平衡, 使得我们更加合理、科学、安全的使用电。

摘要：通过对中性点的运行方式优缺点的探讨, 重点分析了在中性线断开时TN三种供电系统对用电设备的影响, 提出了中性线的选择方案。

关键词：中线点,接地,IT,TT,TN-S,N-C-S,TN-C,中性线,工作零线,保护零线

参考文献

[1]企业供电系统及运行 (第三版) .中国劳动社会保障出版社.

[2]进网作业培训教材 (上册) .辽宁科学技术出版社.

中性点运行方式 篇7

我国目前220k V以上变电站主要由两条及两条以上的输电线路作为电源点, 为提高电网可靠性和满足系统容量需求至少应配备两台主变, 由零序过流保护、阻抗元件保护构成220k V线路接地故障时的后备保护。变压器中性点直接接地是构成零序电流通道的首要条件, 线路的接地距离保护及零序过流保护中用于改善高阻接地灵敏度的零序判别元件可能因中性点接地方式不同, 出现可靠性不足的情况。本文将针对220k V线路在双电源供电环境下, 零序过流保护和接地距离保护的保护定值整定并模拟接地故障, 分析主变中性点接地方式的改变对220k V线路保护动作可靠性和灵敏性的影响。

1 现状

如图1所示, 220k V双电源输电网络中WB-2母线所在变电站的TM-1、TM-2主变并列运行, WB-4母线所在变电站的TM-3、TM-4主变并列运行。两台主变在实际运行中中性点接地方式因各种原因发生改变, 同时会改变整个WB-4变电站的零序网络参数, 影响4QF线路的零序过流保护和接地距离保护的正确动作。图1中WB-2母线短路电流见表1。

2 定值整定

以图1中4QF为例进行定值整定。

2.1 图1中4QF零序过流保护定值整定

(1) 4QF零序过流I段定值的整定

对图1中220k V线路XL-2的WB-4侧的零序过流I段保护定值进行计算, 4QF按IDZ.I=KK3I0.max计算定值, 整定原则为大于末端最大接地短路电流, 已知4QF线路对侧最大短路电流3I0.max为1420A, 则:

(2) 4QF零序过流II段保护定值的整定

4QF零序过流保护II段定值整定公式:IDZ.II=KKKF3I'dz.I, 其中3I`dz.I=1880A, 为相邻段线路XL-1首端零序过流I段动作值;分支系数KF=本线路最大短路电流/本线路最大短路电流+本线路末端变压器高压侧最大短路电流, 因WB-4母线所在变电站内有两台变压器, 所以可不考虑其中一台变压器停运的运行方式, 查短路电流表并计算4QF对2QF的分支系数为:

则4QF零序过流保护II段定值为:

查短路电流表进行灵敏度校验Klm=1170/893≈1.32, 定值可取。

(3) 4QF零序电流III、IV段保护定值整定

4QF零序过流保护III、IV段定值分别与2QF零序过流保护II、III段定值相配合, 计算4QF零序过流保护III段定值为675A, tI=1s, Klm=1170/675≈1.73, 该定值可取。

IV段定值为450A, tI=2s, Klm=1170/450≈2.6, 该定值可取。

2.2 接地距离保护整定计算

(1) 4QF的距离保护I段定值计算公式为ZDZI=KKZ1, 式中XL-2线路正序阻抗Z1为10.5Ω, 代入接地距离I段保护定值公式

取8.9Ω, tI=0s。

(2) 4QF距离保护II段按相邻下一段线路距离I段定值基础上进行计算, 必须小于XL-1首端接地距离I段保护范围, KK取0.9。已知2QF接地距离I段定值为6.3Ω, 已知电源点GS-1处最大运行方式、变电站WB-4处最小运行方式时KZ=1.23, 将已知数据代入接地距离II段定值计算公式

定值灵敏度Klm=15.5/10.5≈1.48, 该定值可取。

接地距离II段时间:tII=t′I+△t=0+0.5=0.5 (s)

(3) 4QF接地距离III段保护与2QF接地距离II段相配合, 已知2QF接地距离II段定值为10.0Ω, 代入公式:

定值灵敏度Klm=19.4/10.5=1.85, 该定值可取。

接地距离III段时间:tIII=t′II+△t=1.5+0.5=1.8 (s)

2.3 4QF定值整定结果

4QF定值整定结果见表2。

3 接地故障模拟

图1中相关输电线路及变压器的数据已经标明, 见图2, 在同一变电站WB-4中, 分析当变压器中性点采用不同接地方式时, 通过故障模拟, 校核变压器中性点接地方式是否将影响220k V后备保护正确可靠动作。

(1) 如图2 (a) 所示, 变压器TM-3的中性点刀闸在推上位置, 变压器TM-4中性点刀闸已拉开, 当XL-2线路距4QF保护安装处8公里处的d1点发生单相接地故障时。根据图1中所标数据归算出d1至TM-3主变中性点的零序阻抗有名值是7.04Ω, 小于4QF接地距离保护I段动作值8.9Ω、接地距离保护II段动作值14.28Ω和III段动作值17.4 (Ω) , d1点发生单相接地时出现的零序电流为

d1点单相接地时产生的零序电流超出零序电流I段保护动作值1456A、II段保护动作值778A、III段保护动作值675A以及IV段保护动作值450A。

经以上计算结果可知, 当线路XL-2发生全接地时, 故障电流和线路阻抗值均后备保护各段定值门坎, 因此4QF的零序过流I段和接地距离I段两套后备保护均能可靠动作。

(2) 图2 (b) 中TM-3、TM-4主变中性点都直接接地, 当XL-2线路d1点发生单相接地故障时, 由于距离保护动作值不受变压器中性点接地方式的改变所影响, 只需计算图2 (b) 中d1点发生单相接地时出现的零序电流;

图2 (b) 中d1点单相接地时产生的零序电流超出零序保护各段动作值。

以上计算得知当图2 (b) 中WB-4变电站中两台变压器都保持中性点直接接地, 同时当线路XL-2发生全接地时, 故障电流和线路阻抗值均越过两套后备保护各段定值门坎, 因此4QF的零序过流I段和接地距离I段都应可靠动作。

(3) 见图2 (c) , 当两台变压器TM-3、TM-4中性点接地刀闸由推上位置被拉开时, 此时如果4QF线路出现接地, 在排除变压器中性点间隙保护动作的前提下, 接地故障电流即为电容电流:

式中IC为线路接地故障时的电容电流, L为线路长度, Ul为线路线电压成正比, XL-2线路为架空导线, 系数取3.3。可得接地故障电流:

图2 (c) 中WB-4变电站两台主变中性点刀闸都拉开时, 零序过流保护各段和接地距离各段保护均可靠动作。

通过以上计算和分析, 证明距离保护在多电源220k V电网中运行时, 系统中变压器中性点接地刀闸位置对该保护的正确可靠动作没有影响;而在目前220k V电网实际运行中, 零序过流保护的故障电流采样方式是通过保护装置自产, 虽然主变压器中性点接地刀闸被拉开或推上时, 电网中发生接地时零序电流值也相应发生了改变, 系统中220k V线路零序过流保护仍能可靠动作。

4 结束语

简述配电网中性点接地方式 篇8

关键词：配电网,中性点接地方式,消弧线圈,小电阻

电网中性点接地是指在变压器星型绕组中性点与大地的电气连接方式, 是通过对各种电压等级电网的运行指标要求日益提高, 电力电网中中性点接地方式的选择所占据地位和作用日益提高。我国的电力系统按照中性点连接方式可以分为大电流连接方式和小电流接地方式两种。其主要的分类方式是按照中性点接地中有效连接的方式和措施。随着国民经济的快速增长, 人民生活水平的不断提高, 配电网容量日益增加, 人民在生活和生产中对电网的供电可靠性和安全性要求也越来越高。原有的中性点接地方式逐步无法满足当前社会发展需求。中性点接地方式的确定是复杂而又繁琐的过程, 其在接地中涉及到供电安全可靠性和连续性、配电网和线路结构的合理性、过电压保护和绝缘要求的配合性以及继电保护器的选用方式和应用模式等诸多因素。在继电保护器的接地中, 受到各个地区和习俗特点的不同, 接地方式和接地要求也不尽相同。因此在接地的过程中需要采用能够满足各种地理、气候、行为习惯要求的配电网结构形式。在接地之前必须要全面分析各种技术经济要求方式, 考虑各个安装的方方面面来确定具体适合系统应用的中性点接地方式。

1 配电网中性点接地方式的分析

1.1 中性点不接地方式分析

中心点不接地方式的应用是当前最常见的应用模式和方式, 其在运行的过程中不仅结构简单, 而且运行方便, 不需要增加其他各种附加设备和辅助器具, 因此在应用的过程中投资较少, 而且能够满足各种农村架空线路。当中性点不接地配电网发生单相金属性接地故障时, 故障相对的电压下降加快, 而两个非故障的电压值则相反, 升值, 变成线电压, 此时在应用的过程中该系统运行时间爱你段, 而且对接地线路的绝缘水平要求高, 电压设计措施和方法较为完善。

中性点不接地方式在单相接地故障时, 仍能继续供电是一个很大的优点。但随着配电网规模的扩大, 电网中电缆数量的增多, 使电网对地电容电流大幅度增大。这样单相接地故障时故障点的电弧不能自行熄灭, 可能产生稳定或间歇性弧光过电压, 在6~10k V系统中, 由于对地电容电流过大而容易发生电缆放炮、开关绝缘子爆炸等事故。由于母线绝缘监视用PT的改型, 其伏安特性的降低造成了普遍的铁磁谐振过电压现象, 若同时伴有电弧间歇性击穿就可能会造成PT被烧, 甚至会发展成“火烧连营”的严重事故。

1.2 中性点经消弧线圈接地方式分析

为了克服当前中心点不接地电网中存在的缺陷和问题, 在当前的电网接地连接中, 是通过采用单相接地电流形式来应用, 这种措施和方法能够及时的将各种电流问题和多于电压及时排除。

根据相关规定:对于架空线路单相接地电容电流小于10A时, 可采用中性点不接地方式, 而大于10A时, 应采用经消弧线圈接地方式。中性点经消弧线圈接地配电网和中性点不接地配电网一样, 在发生单相接地故障时, 可不立即跳闸, 系统可继续运行2h。然而老式消弧线圈接地装置存在着以下问题:

1.2.1 只能运行在过补偿状态, 不能长期运行在欠补偿状态, 更不能运行在全补偿状态下。

由于采用过补偿方式, 发生单相接地故障时, 流经故障线路和非故障线路保护安装处的零序电流都是本线路的电容电流, 其方向均为母线指向线路, 大小差异也不大。故零序电流保护和零序方向保护无法检测出故障线路。

1.2.2 老式消弧线圈采用手动调匝结构, 必须在退出运行后才

能调整分接头, 故在运行中不能根据电网电容电流的变化及时进行调整, 不能很好的起到补偿作用。也不能总保持在过补偿状态, 仍会出现电弧不能自灭及过电压问题。脱谐度和中性点位移电压 (要求不超过额定相电压的15%) 也难以保证满足要求。

1.3 中性点经小电阻接地方式分析

中性点经小电阻接地方式的优点是: (1) 可以降低单相接地故障时非故障相的过电压, 抑制弧光接地过电压, 消除谐振过电压和断线过电压, 避免使单相接地故障发展成相间故障, 可采用绝缘水平较低的电缆及设备, 减少部分投资。 (2) 单相接地故障时, 流过故障线路的电流较大, 零序电流保护有较好的灵敏度, 可以较容易地切除接地线路。一般将单相接地故障电流控制在500A左右, 通过此电流来起动零序保护动作。 (3) 能及时自动清除故障从而避免扩大, 运行维护方便, 还可采用金属氧化物避雷器, 并可降低火灾事故概率。

同时这种方式也存在缺点: (1) 单相接地故障时, 接地电流较大, 当零序保护拒动时, 将危及接地点及附近的绝缘, 容易”火烧连营”, 即当电缆一处接地, 大的电弧会连带烧毁同一电缆沟或电缆隧道里的其他相邻电缆, 从而酿成火灾。同时这种大的接地电流也给电阻的制造带来问题, 而引起的较高数值的地电位也大大超过了安全允许值。 (2) 架空线路由于瞬时故障较多, 造成线路跳闸率高, 使供电可靠性下降, 影响正常供电。

2 配电网中性点接地方式的选择

目前我国城乡配电网的建设和改造工作日益加速, 中性点接地方式的选择, 正面临着发展方向的决策问题, 也是理论界、工程界的讨论热点。配电网的建设和改造必须结合实际情况进行, 以下对配电网中性点接地方式的选择和改造做一些简单分析。

由于消弧线圈已具有自动调谐的功能, 使得中性点经消弧线圈接地方式得以推广。一般而言变电站若外线网架结构较差, 架空出线较多, 外界运行环境恶劣, 可考虑采用经消弧线圈接地的方式, 并采用自动跟踪消弧线圈补偿。

对于旧变电站, 如果采用单母分段结构, 可考虑采用经小电阻接地方式, 以免老旧设备在单相接地时绝缘薄弱点被击穿引发停电扩大;如果是采用双母分段结构的旧变电站, 由于站外线路和电缆绝缘强度的提高, 而站内设备绝缘强度相对较低, 也可考虑这种接地方式, 以免由于站外电缆发生单相接地故障, 引发站内设备被击穿, 造成全站停电。对于新建变电站, 如外线建设充分, 网架结构较好, 电缆出线较多, 外界运行环境较好, 特别是城市新建变电站, 可优先考虑采用小电阻接地方式。如上海电网规定主城区新建变电站应采用电阻接地方式。

结束语

配电网中性点接地方式研究 篇9

根据中性点接地方式不同,电力系统可以分为有效接地系统和非有效接地系统。凡是系统的零序等值电抗X0与正序等值电抗X1的比X0X1>3且零序等值电阻0R与正序等值电抗X1的比R0X1>3,就属于非有效接地系统。一般情况下有效接地系统主要是指中性点直接接地、中性点经小电抗和中性点经小电阻接地的系统;非有效接地系统主要指的是中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经大电阻接地的系统[1,2,3]。配电网一般属于非有效接地系统。

1 中性点不接地方式分析

1.1 中性点不接地系统接线方式

三相电力系统中性点不接地,系统接线方式如图1所示,正常运行时三相电源电压向三相负荷供电。一般三相电源电压是对称的,三相负荷相等,三相电压对地电容相等,电源中性点的电位O与负荷中性点电位O′及地电位点相等。三相电源电压分别为Ua、Ub、Uc,其负荷电流分别为Ia、Ib、Ic。三相电气设备对地电容都为C,对地电容电流分别为Ia0、Ib0、Ic0。由于三相对地电容相等,地电位与电源中性点电位相等,因而中性点不接地系统在正常运行时加在电气设备主绝缘上的电压是相电压。中性点对地电容为C0,由于中性点与地电位相同,中性点对地电容上没有电流。

中性点不接地系统的系统参数:

电力电缆由于单相接地对地电容电流的计算(以10 k V交联聚乙烯绝缘电缆为例),电缆的截面为50~300 mm2,单相对地电容为0.19~0.37µF,对地的容抗为

表1为联聚乙烯绝缘电缆单相对地电容及单相对地电容电流的估算值。

对于架空线路,每相对地的容抗约为电缆的36倍,取电缆每相对地的容抗的平均值12 kΩ,则架空线路每相对地的容抗为:Xc=12 kΩ×35=420 kΩ。变电站电气设备对地电容增加的电容电流按百分数估算:6 k V电压等级18%、10 k V电压等级16%、35 k V电压等级13%。

对于电压互感器而言,中性点不接地系统的电压互感器为三芯五柱式或为三个单相电压互感器,系统单相接地时零序电流的磁通在铁芯中有回路,不致零序电流过大烧坏电压互感器[4,5,6]。三相电压互感器的容量一般为60~100 k VA,正常运行时电压互感器的负荷电抗约为500~800 kΩ。

注:电缆绝缘GB分为A级和B级,A级绝缘在单相接地允许运行不大于1min;B级绝缘允许运行8 h,全年125 h。电缆绝缘水平标识如26/35,即为B级用于35 k V,电缆额定电压为26 k V,系统最高电压42 k V。

1.2 中性点不接地系统正常运行

在三相对称系统中三相电源向三相负载供电。由于线路对地有电容,三相电源也向三相导线对地电容供电。三相电源的中性点O与三相负荷的中性点O´和地电位的O〞点等电位。正常运行时每相设备主绝缘上加的电压为相电压。三相电源电压一般有不大于5%相电压不平衡的零序电压,由于电源中性点的电容远小于线路及设备的对地电容,正常不平衡的零序电压都加到中性点对地的电容上,及电源的中性点有偏移。对于电缆线路每公里有电容电流约为1~5 A,60 km的35 k V的电缆就有300 A的电容电流,其容量为22 Mvar,线路轻载线路末端会过电压。

1.3 中性点不接地系统单相接地分析

1.3.1 接线方式

中性点不接地系统单相接地(如A相接地)如图2所示。A相对地电位为零,非接地相对地电压升为线电压,中性点对地电位升高为相电压,三相电压对中性点是对称的,三相电压依旧向三相负荷供电。三相之间的电容不变,相间电容电流不变。B、C相对地电容电流分别为倍。总的接地电容电流为3倍正常每相对地电容电流。

1.3.2 中性点不接地系统的零序电压

采用对称分量法,由三相电力系统单相接地短路的复合网可知(因jX0∑=∞,序值电流都为零,相值电流也为零,故不叫短路)

依据序网回路方程

从对称分量法的计算可知。中性点不接地系统单相接地短路负序电压为零,零电压等于接地相电压的负值。没有负序电压,没有短路电流。所以单相接地允许运行2 h。单相接地在接地点有一组对地不对称电压,它们是正序和零序电压,如3图所示,非接地相的对地电压升高倍。所以中性点不接地系统电气设备的主绝缘应按线电压设计。由于在接地点有一组零序电压,线路及设备对地有电容,故有流过接地点的零序电容电流。

流过接地点的电容电流(线路经验公式)为架空线:

电缆:IC=0.1UnL(A)

由于接地点的接地电阻是绝缘电阻,电流经过零点后的重燃决定电压恢复与绝缘恢复的速度,流过接地点的电容电流不是正弦波电流,电流会发生突变,突变的电流会在电感回路感应过电压,危害主设备的主绝缘[7,8]。相应的国标规定(DL-T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》):中性点不接地系统单相接地的电容电流的允许值——35 k V电压等级为10 A;10 k V电压等级为30 A。

中性点不接地系统单相接地故障非接地相的对地电压升高为线电压,电压互感器有可能饱和,电抗会下降,可能与线路的对地容抗发生谐振,谐振电流远大于电压互感器的负荷电流,使电压互感器的高压保险熔断。消除的办法如下:

1)加大电压互感器对地阻抗——脱谐。在电压互感器的中性线串入一台单相电压互感器,单相接地非接地相的电压加到两只电压互感器上,电压互感器就不会饱和了。

2)减小电压互感器的电抗——脱谐。在电压互感器的二次侧的开口三角形出口接入电阻(灯泡)。

架空线的光铝导线与低压绝缘:光铝导线接地就有电容电流流过接地点,若人碰到光铝流过人体有电容电流,一般当流过人体心脏的电流大于10m A就会致命。在城市架空线采用低压绝缘线,人体接触绝缘导线的外皮,由于接触相与非接触相之间的电压加于非接触导线与接触导线之间,期间有非接触导线对地电容和光铝对绝缘外皮之间的电容相串联,电压分布与电容成反比,绝缘导线的电容比架空线对地电容大的多,所以导线与绝缘之间的电压比较小,低压绝缘不会击穿,同时也大大减少了架空导线接地的机会,大大提高了供电的可靠性。

1.3.3 中性点不接地系统单相接地工频过电压

中性点不接地系统发生单相接地时,采用对称分量法分析。

当X0∑/X1∑=∞时,。非接地相的对地电压升为线电压。若考虑Xo∑=-XC不为无穷大,一般X0∑/X1∑≥20。

当X0∑/X1∑=K=20时非接地相电压的升高:

式中,K=X0∑/X1∑(Z1≈Z2)。

非接地相的电压比线电压高1.1倍。避雷器的灭弧电压按110%Un选择,可称为“110%避雷器”。

1.3.4 考虑中性点对地电容及接地电阻过电压

中性点不接地系统实际是通过中性点对地电容接地。当接地点有接地电阻Rg及对地电容C时,A相接地,A相电压三角形,它是以UA为直径的圆,接地点电位在圆周上变化,如图4所示。非接地相对地电压最大值为UB,或UC点与圆心O′的连线延长与圆周的交点或,其大小。中性点不接地系统单相接地时非接地相电压大于线电压,最大值为1.1Un,在选择避雷器时应考虑这一问题。

1.3.5 中性点不接地系统间歇电弧接地过电压

如图2所示,当C相接地,t=0时,若C相电压最大,并产生与接地相反方向的零序电压,零序电压向电容充电,使非接地相的电压升到2.5Up,接地点电容的电流为零时,电压最大,电流过零后,升高的电压使接地电容电流重燃,再次出现零序电压加在电容上,使非接地相的电压升为3.5Up。若中性点接入电阻或消弧线圈。零序电流有回路,可以放掉,弧光过电压仅有2 Up。

2 中性点经消弧线圈接地系统

中性点不接地系统单相接地的电容电流的允许值:35 k V电压等级为10 A,10 k V电压等级为30 A,超过允许电流值必须加以补偿,一般采用在三相系统的中性点加装消弧线圈。

2.1 中性点经消弧线圈接地系统的接线方式

接线方式如图5所示。中性点经消弧线圈接地系统是在三相系统的中性点加装一个带铁芯的电感线圈(消弧线圈),用以补偿接地故障的电容电流,使接地点的电容电流达到国标允许的数值。

单相接地电容电流补偿原理:中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地后,若不计正、负序等值阻抗X1=X2=0,不计所有电阻,设消弧线圈的电抗为jXL,三相对地电容的容抗为jXC。单相接地的等值网络如图6所示。单相接地后在接地点有一组零序电压U0=Up,三相系统对地电容和消弧线圈对接地点的感抗XL与零序电压形成并联,当XC=XL时,三相系统的容抗与消弧线圈的感抗形成并联谐振,等值阻抗为无穷大,接地点的电流为零。零序电压与电容电流和电感电流的相量图如图6所示。在三相系统的中性点接入消弧线圈可以减小接地点的电容电流。

2.2 失谐度、阻尼率与中性点偏移电压

中性点经消弧线圈接地系统的运行特性与失谐度v、阻尼率d、中性点偏移电压U0和补偿后残余电流Iδ密切相关。失谐度,即残余电流Iδ中的无功分量Iδr与补偿电网的电容电流IC之比,一般不得大于±10%。国内外的研究证明,只有v不超过±5%时,才能把弧光过电压水平限制到2.6倍相电压以下[9]。

根据失谐度的不同,消弧线圈接地系统有三种工作状态,如下:

(1)全补偿v(28)0,电感电流与电容电流大小相等,方向相反,彼此完全抵消,残留中仅含有有功分量其值最小,其相位与零序电压相同。在正常运行时电源一般有0.8%Up的不平衡持续电压串入电容及电感回路,会产生串联电流谐振,在电源的中性点产生过电压。这是不允许的。

(2)欠补偿v(29)0 I,C>IL,残留中不仅含有有功分量电流还含有容性无功电流分量。残流在相位上导前于零序电压。这种补偿方式当线路切除时,线路对地的总电容减小,线路容抗加大,电容电流减小,可能发生串联谐振。一般也不允许。

(3)过补偿v(27)0 I,C

阻尼率d=IR/IC,即残余电流Iδ中的有功分量IR与补偿电网的电容电流IC之比。残余电流Iδ中的有功分量IR=Ir(10)Ir L,即电网的对地泄漏电流和消弧线圈的损耗电流之和。阻尼率的大小与电网中电气设备的绝缘状况有关。根据以往的实测结果,对于中性点不接地的电网,在绝缘正常的情况下,电缆网络的阻尼率较小,一般不超过1.5%。当电缆绝缘老化、受潮时,阻尼率会显著增大,可能达到5%以上。

中性点偏移电压为

式中,Ubd为消弧线圈投入前电网中性点不对称电压(单位k V),一般取系统相电压的0.8%。

中性点残余零序电压主要是由正常运行时电缆网络的中性点呈现出的对地电位差和回路中存在的高次谐波分量引起的。

为避免出现电压谐振现象,消弧线圈通常运行在过补偿状态;从故障点的电弧熄灭和绝缘强度恢复等方面考虑,希望补偿后的残余电流越小越好。一般要求残余电流中的无功分量Iδr=IC-IL(28)5~10 A。

正常运行中电缆网络的偏移电压小于1.5%。谐振接地方式正常运行情况下由于串联谐振中性点电位升高的允许值为15%。若接近串联谐振时中性点的电压不超过15%UP的允许值,若电源的零序不平衡电压为1%,最小的脱谐度为

考虑到阻尼率的影响,脱谐率γ%≥10%。

3 电力系统中性点经电阻接地

中性点不接地系统中即使接地电流不大,也会在单相接地时产生间歇性的弧光过电压,使非接地相的电压升高到足以破坏其绝缘水平的程度,甚至形成相间短路,如采用经电阻接地泄放间歇性的弧光过电压中的电磁能量,则中性点电位降低,故障相恢复电压上升速度也减慢,减少电弧重燃的可能性,抑制了电网过电压的幅值,也可实现零序电流保护。电阻接地一般分成高阻接地和低阻接地。高电阻接地:接地电阻,用于接地电流小于10 A的系统,单相接地允许运行2 h。低电阻接地:接地电阻,接地保护有足够的灵敏度。

3.1 中性点经电阻接地的接地方式的接线

接线方式如图7(a)所示,在系统的中性点与地之间加装一个电阻器。单相接地的复合序网如图7(b)所示,零序等值阻抗为电阻(接入电阻Rn与泄漏电阻Rg的并联)与各相对地电容的容抗1/ωC0的并联。若考虑接地的过渡电阻Rd,则零序等值阻抗Z0=3Rd+3 RnXc,零序电压为零序电流I0在零序等值阻抗上的压降U0=-I0Z0。由于正序等值阻抗加负序等值阻抗比零序等值阻抗小很多,可忽略不计,则复合序网如图7(c)所示。从复合序网可知,由于有接地电阻,系统不会发生工频谐振。

3.2 经电阻接地方式单相接地各相电压的变化

中性点经电阻Rn接地,且忽略正序电阻R1和负序电阻R2,则正序、负序和零序阻抗分别为Z1=jX1,Z2=jX2,Z0=R0=3Rn,即零序阻抗为纯电阻。根据图7中的等值回路,可以求出单相接地电流为

也可将此式写成

此时,非故障相的电压增量仍可用前述方法求得,即把和两个电压分量分别旋转±120°和,再与相量相加。因X1=X2,所以,两个无功电压分量均为,

非故障相的电压增量为

由上式可知,和组成一个电压三角形(图8中的ΔOAE),其直角顶点的轨迹为以UA为直径的一个半圆。为求得ΔU的轨迹,必须将相量延长至F点,同时使,这样便可得一直径等于1.5UP的圆,不难看出,相量AF恰好为。利用叠加原理将该圆分别移至B、C两个相电压的顶点,同样可求出这两相电压变化的轨迹,以确定非故障相的电压。因X0=0,故k=R0/X1。随着k值的增大,非故障相的电压逐渐升高。例如当k=2时,落后的B相对地电压虽然显著降低,但领先的C相对地电压却升高到1.78Up。这说明了即使在这样低的电阻接地情况下,非故障相的电压也会比线电压高出5%,而且线电压三角形还会发生畸变(见图8中的阴影部分)。

实际上,运行中的中性点经电阻接地的系统,零序回路并不完全是纯电阻,因为不论哪一相出现接地故障,总有一个零序电抗X0与R0相串联[10]。为了说明问题,这里再分析图8中轨迹上的两个点:一点为Rn→∞,另一点为Rn→0。前者仍与Z0→∞相重合,后者即Z0=X0,与经电感接地的情况相同,所以它是在垂直线上的轨迹。考虑到实际存在着X0的影响,ΔU的轨迹仍为通过Z0→∞的圆,只是其直径将从1.5UP缩减至

在这个圆周上,只要求出有效接地系统X0/X1=3和R0/X1=1极限条件下:

的对应点G即可,相量OG就是非故障相的对地电压,其值为1.347UP。

3.3 过电压倍数与阻尼率IR/IC的关系

单相接地时非接地相过电压倍数如图9所示,图中IR为单相接地时中性点电阻性电流,IC为系统电容电流。由图9可见,当IR>IC时可将非接地相电压倍数限制在2.6倍相电压以下,当IR>1.5IC时,限制过电压的效果变化不大。

中性点经电阻接地系统中的内部过电压,主要指健全相的工频过电压。其电弧接地过电压,通常由于R的存在而被限制在较低水平。这是因为电弧燃熄过程中系统积累的多余电荷,在从电弧熄灭到重燃前的一段时间内(半个工频周期)被R泄放掉。当发生单相接地时,由于X0为正值,系统不会发生谐振。

中性点经电阻接地系统可防止断线时产生的谐振过电压。也能消除因电磁式电压互感器的电感与线路对地电容形成非线性谐振产生的铁磁谐振过电压。

3.4 高电阻接地方式

依据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》对高电阻定义如下:“高电阻接地的系统设计应符合R0≤XC0的准则,以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10 A。R0是系统等值零序电阻,XC0是系统每相对地分布容抗”。此种接地方式适用于电容电流不大于10 A、额定电压为10 k V及以下电压等级的场合。当电网的额定电压较高时,接地电容电流超过限值后,此种接地方式便不再适用,而需要改变为其他接地方式了。为将非接地相过电压限制在2.6倍相电压,需R0≤XC0。若接地电流小于10 A时,最大的接地电阻为。

3.5 中电阻接地方式

中性点接地电阻小于,接地保护有足够的灵敏度。消弧线圈不能消除5次谐波,经实测,在接地电容电流中5次谐波电流高达基波分量的10%~15%,这部分电流加速了故障处绝缘的烧毁。电缆线路接地故障绝大多数为永久性故障,不能自然恢复绝缘,所以电缆线路不宜长时间带故障运行。最高过电压不超过2.6倍相电压,符合高压电动机绝缘水平的要求,而经消弧线圈接地系统过电压则达到3.2倍相电压。零序电流保护简单可靠,保证了供电的可靠性。对于中压电网来说,中性点经电阻接地的最初出发点,主要是为了限制电弧接地过电压。在小电流接地系统的继电保护选择性获得解决之前,也曾藉此来实现故障线路的自动跳闸。

4 结语

本文分析了配电网中性点不接地、中性点经消弧线圈接地及中性点经高阻接地的接线方式、参数、正常运行及单相接地运行的电容电流、短路电流及各种过电压。在此基础上,提出接地电容电流小于允许值时适用于中性点不接地的架空线路系统,接地电容电流从允许值到100 A是适用于中性点接消弧线圈系统,接地电容电流大于100 A时应采用中性点接高阻系统。

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中性点运行方式 篇10

【关键词】10kv配电网;中性点;接地方式

1.10kv配电网中性点几种接地方式的优缺点分析

1.1中性点不接地

10kV 配电网中大多采用中性点不接地的方式,它的优点是发生单相接地后,允许维持二小时左右的运行时间,不致于引起用户断电,可以满足供电的要求。因为,这种接地方式在运行当中如发生了单相接地故障,由于流过故障点的电流仅为电网对地的电容电流,当10kV配电系统Ijd 限制在10A以下时,接地电弧一般能够自动熄灭,此时虽然健全相电压升高,但系统还是对称的,故可允许带故障连续供电一段时间(规程规定为2小时),相对地提高了供电可靠性。而且这种接地方式不需任何附加设备,只要装设绝缘监察装置,以便发现单相接地故障后能迅速处理, 避免单相故障长期存在发展为相间短路故障。但随着配电网的扩大,电缆线路的增多,系统对地电容电流增大到一定数值后上述优点就不再明显,并带来下述系列问题:

(1)当配电网发生接地后,由于接地电弧不能熄灭,导致相间短路,造成用户停电和设备损坏事故。

(2)当发生断续性弧光接地时,会引起较高的弧光过电压,一般为3.5倍相电压,波及整个配电网,使绝缘薄弱的地方放电击穿,引起设备损坏和停电的严重事故。

(3)配电网长时间谐振过电压现象比较普遍,这种铁磁谐振过电压幅值并不高,但持续时间长以低频摆动,引起绝缘闪烙或避雷器爆炸,或在互感器中出现过电流引起熔断器熔断等故障。

(4)在架空线与电缆头下方有靠近线路的树木时,则在刮风下雨时会引起单相接地,导致相间短路跳闸停电事故。

(5)由于目前普遍使用的小电流接地系统选线装置的选线准确率比较低,还未能够准确地检测出发生接地故障的线路。发生单相接地故障后,一般采用人工试拉的方法寻找接地点,因此会造成非故障线路的不必要停电。

《电力设备过电压保护设计技术规程》中规定:3-10kV电力网,当单相接地故障电流大于30A时,应装设消弧线圈。规程认为电流小于30A时,电弧能够自熄,但在架空线与电缆混合电网中,当单相接地电容电流大于11.75A时电弧就不能熄灭,针对上述情况,如在10kV系统中借鉴35kV电网中采用消弧线圈,这必定是一种有效的措施。

1.2中性点经小电阻接地

中性点经小电阻接地方式, 即在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻, 该方式可认为是介于中性点不接地和中性点直接接地之间的一种接地方式, 世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式。采用此种方式,用以泄放线路上的过剩电荷,来限制弧光接地过电压。中性点经小电阻接地方式中,一般选择电阻的值较小(工程上一般选取10~20Ω)。在系统单相接地时,控制流过接地点的电流在10A~500A之间, 通过流过接地点的电流来启动零序保护动作,因此可快速切除线路单相故障。中性点经小电阻接地的特点有:

(1)中性点经小电阻接地系统可以配置零序过流或限流速断保护。当系统发生单相接地故障时, 故障线路的零序保护可在(0.5~2.0)sec 切除故障。根据北京、上海等地的运行经验,零序保护动作准确率在95%以上,可及时切除故障线路。

(2)由于电阻是耗能元件同时也是阻尼元件, 相当于在谐振回路中串接一个阻尼电阻，由于电阻的阻尼作用，可以限制谐振过电压的形成。试验表明，当接地电阻值R≤1500Ω，基本上可以消除系统内的各种谐振过电压。

(3)在中性点不接地和经消弧线圈接地的系统中，健全相的过电压水平可超过3倍相电压，对设备的绝缘水平造成一定的危害。在小电阻接地系统中，当接地电弧第一次自动熄灭后，系统的对地电容的残余电荷将通过小电阻及时泄放，因此过电压幅值不高，不会产生很高的过电压，健全相的过电压低于3倍相电压，因此一般不会危及设备的绝缘。

1.3中性点经消弧线圈接地

消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈，当电网发生单相接地故障时，其作用是提供一个感性电流，用来补偿单相接地的容性电流。采用中性点经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地时，利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使流过接地点的电流减小（10A以下）到能自行熄弧范围，因接地电流电容电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障，按规程规定系统可带单相接地故障运行2h。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性，高于中性点经小电阻接地方式。中性点经消弧线圈接地的特点有：

(1)故障点接地电弧可自行熄灭，提高了供电可靠性。由于消弧线圈的感性电流对故障容性电流的补偿，使单相故障接地容性电流在10A以下，因此接地电弧可以自行熄灭并避免重燃。

(2)可降低了接地工频电流(即残流)和地电位升高，减少了跨步电压和接地电位差，减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。

(3)传统的消弧线圈需要人工进行调谐，不仅会使电网短时失去补偿，而且不能有效地控制单相接地的故障电流。自动跟踪补偿消弧线圈装置则能够随电网运行方式的变化，及时、快速地调节消弧线圈的电感值，当系统发生单相接地时，消弧线圈的电感电流能有效地补偿接地点的电容电流，避免了间歇性弧光接地过电压的产生。

2.中性点接地方式的选择

中性点不接地系统具有供电可靠性高，对人身及设备有较好的安全性，通讯干扰小，投资少等优点。比较适合用于系统不大，网络结构比较简单，运行方式变化不大的系统。中性点经小电阻接地，主要优点是过电压小，系统电缆可以选择较低的绝缘水平，以节省投资。对于架空线路为主的系统，由于单相接地大多数为瞬时故障，而这种接地方式不分单相多相故障的性质一律跳闸；对以电缆为主的配电网，由于电缆很少发生单相接地瞬时故障，比较适宜采用经小电阻接地方式。

3.10kv配电网接地补偿的方式