電力系統(tǒng)中性點的運行牟國鋒20080840229

1、電力系統(tǒng)中性點的運行08電氣 牟國鋒（20080840229）一 電力系統(tǒng)中性點定義： (1)在對稱系統(tǒng)中，正常情況下電位等于零并通常是直接接地的點。(2)接入系統(tǒng)的星形接線的變壓器或發(fā)電機繞組的中性點，它關(guān)系到系統(tǒng)的絕緣水平、供電可靠性、繼電保護、通信干擾、接地保護方式、電壓等級、系統(tǒng)接線、短路電流大小和系統(tǒng)的穩(wěn)定等多方面的問題,須經(jīng)合理的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定電力系統(tǒng)中性點的接地方式。  中性點隔離開關(guān)變壓器為三角形接線，中性點接地電阻經(jīng)接地變壓器接入變壓器為星型接線并有中性點引出中性點接地電阻柜二 電力系統(tǒng)中性點接地方式的分類    

2、; 電力系統(tǒng)中性點接地方式有兩大類,一類是中性點直接接地或經(jīng)過低阻抗接地,稱為大接地電流系統(tǒng),另一類是中性點不接地,經(jīng)過消弧線圈或高阻抗接地,稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用廣泛的是中性點接地,中性點經(jīng)過消弧線圈接地和中性點直接接地等三種方式。  1.1中性點不接地系統(tǒng)  中性點不接地方式,即中性點對地絕緣,結(jié)構(gòu)簡單,運行方便,不需任何附加設(shè)備,投資省、適用于農(nóng)村10KV架空線路長的輻射形或樹狀形的供電網(wǎng)絡(luò)。當中性點不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時,接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞,它們可以繼續(xù)運行,但是這種電網(wǎng)長期在一相接地的狀態(tài)下運行,也是不能允許的

3、,因為這時非故障電壓升高,絕緣薄弱點很可能被擊穿,而引起兩相接地短路,將嚴重地損壞電氣設(shè)備。所以,在中性點不接電網(wǎng)中,必須設(shè)專門的監(jiān)察裝置,以便使運行人員及時地發(fā)現(xiàn)一相接地故障,從而切除電網(wǎng)中的故障部分。在中性點不接地系統(tǒng)中,當接地的電容電流較大時,在接地處引起的電弧就很難自行熄滅,在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧,即周期地熄滅火與重燃的電弧。由于電網(wǎng)是一個具有電感和電容的振蕩回路,間歇電弧將引起相對地的過電壓,其數(shù)值可達(2.5-3)UX,這種過壓會傳輸?shù)浇拥攸c有直接電連接的整個電網(wǎng)上,更容易引起另一相對地擊穿,而形成兩相接地短路。  在電壓為3-10KV的電力網(wǎng)中,一相接

4、地時的電容電流不允許大于30A,否則,電弧不能自行熄滅,在20-60KV電壓級的電力網(wǎng)中,間歇電弧所引起的過電壓,數(shù)值更大,對于沒設(shè)備絕緣更為危險,而且由于電壓較高,電弧更難自行熄滅,因此,在這些電網(wǎng)中,規(guī)定一相接地電流不得大于10A。  1.2中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)  當一相接地電容電流超過了上述的允許值時,可以用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方法來解決,該系統(tǒng)即稱為中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。  采用中性點消弧線圈接地方式,即在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈,消弧線圈主要帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞阻組成,它們被放在充滿變壓器油的

5、油箱內(nèi),繞組的電阻很小,電抗很大。消弧線圈的電感,可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié),顯然,在正常的運行狀態(tài)下,由于系統(tǒng)中性點的電壓三相不對稱電壓,數(shù)值很小,所以通過消弧線圈的電流也很小,采用過補償方式,即使系統(tǒng)的電容電流突然的減少(如某回線路切除)也不會引起諧振,而是離諧振點更遠。  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對接地電容電流進行補償,使流過接地點的電流減小到能自行熄弧范圍,其特點是線路發(fā)生單相接地時,按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地故障運行2小時,對于中壓電網(wǎng),因接地電流得到補償,單相接地故障并不發(fā)展為相間故障,因此中性點經(jīng)消弧線圈接地方式的供電可靠性,大大的

6、高于中性點經(jīng)小電阻接地方式。在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,一相接地和中性點不接地系統(tǒng)一樣,故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓升高至倍,三相線電壓仍然保持對稱和大小不變,所以也允許暫時運行,但不得超過兩小時,消弧線圈的作用對瞬時性接地系統(tǒng)故障尤為重要,因為它使接地處的電流大大減小,電弧可能自動熄滅。接地電流小,還可減輕對附近弱點線路的影響。在中性點消弧線圈接地的系統(tǒng)中,各相對絕緣和中性點不接地系統(tǒng)一樣,也必須按線電壓設(shè)計。1.3中性點直接接地系統(tǒng)  中性點經(jīng)電阻接地方式,即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(gòu)成并聯(lián)回路,由于電阻是耗能元件,也是電容電

7、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接地過電壓,有一定的優(yōu)越性。  中性點的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零,在這種系統(tǒng)中,當生一相接地時,這一相直接經(jīng)過接地點和接地的中性點短路,一相接地短路電流的數(shù)值最大,因而應(yīng)立即使繼電保護動作,將故障部分切除。中性點直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng),在發(fā)生一相接地故障時,故障的送電線被切斷,因而使用戶的供電中斷,運行經(jīng)驗表明,在1000V以上的電網(wǎng)中,大多數(shù)的一相接地故障,尤其是架空送電線路的一相接地故障,大都具有瞬時的性質(zhì),在故障部分切除后,接地處的絕緣可能迅速恢復,而送電線可以立即恢復工作。目前在中性點直接接地

8、的電網(wǎng)內(nèi),為了提高供電可靠性,均裝設(shè)自動重合閘裝置,在系統(tǒng)一相接地線路切除后,立即自動重合,再試送一次,如為瞬時故障,送電即可恢復。  中性點直接接地的主要優(yōu)點是它在發(fā)生一相接地故障時,非故障相對電壓不會增高,因而各相對地絕緣即可按相對地電壓考慮,電網(wǎng)的電壓愈高,經(jīng)濟效果愈大,而且在中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,單相接地電流往往比正常負荷電流小得多,因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較困難,但在中性點直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較容易,由于接地電流較大,繼電保護一般都能迅速而準確地切除故障線路,且保護裝置簡單,工作可靠。 

9、;   三 目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式  目前我國電力系統(tǒng)中性點的運行方式,大體是:  2.1對于6-10KV系統(tǒng),由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對于設(shè)備造價影響不大,為了提高供電可靠性,一般均采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。  2.2對于110KV及以上的系統(tǒng),主要考慮降低設(shè)備絕緣水平,簡化繼電保護裝置,一般均采用中性點直接接地的方式,并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝機自動重合閘裝置等措施,以提高供電可靠性。  2.3對于20-60KV的系統(tǒng),是一種中間情況,一般一相接地

10、時的電容電流不很大,網(wǎng)絡(luò)不很復雜,設(shè)備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著,所以一般均采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。  2.4對于1KV以下的電網(wǎng)的中性點采用不接地方式運行,但電壓為380/220V的系統(tǒng),采用三相五線制,零線是為了取得機電壓,地線是為了安全。  四 電力系統(tǒng)中性點的分析1  變壓器中性點接地與不接地系統(tǒng)1.1 變壓器中性點接地系統(tǒng)的優(yōu)缺點：（1）優(yōu)點：對電源中性點接地系統(tǒng)，若發(fā)生某單相接地，另兩相電壓不升高，這樣可使整個系統(tǒng)絕緣水平降低；另外，單相接地會產(chǎn)生較大的短路電流Is ，從而使保護裝置

11、（繼電器、熔斷器等）迅速準確地動作，提高了保護的可靠性。（2）缺點：對電源中性點接地系統(tǒng)，由于單相短路電流Is 很大，開關(guān)及電氣設(shè)備等要選擇較大容量，并且還能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和干擾通訊線路等；1.2 變壓器中性點不接地系統(tǒng)的優(yōu)、缺點： （1）優(yōu)點：對變壓器中性點不接地系統(tǒng)，由于限制了單相接地電流，對通訊的干擾較小；另外單相接地可以運行一段時間，提高了供電的可靠性。（2）缺點：對變壓器中性點不接地系統(tǒng)，當一相接地時，另兩相對地電壓升高 倍，易使絕緣薄弱地方擊穿，從而造成兩相接地短路。2  各種電壓等級供電線路的接地方式（1）在110kv及

12、以上的高壓或超高壓系統(tǒng)中，一般采用中性點接地系統(tǒng)，其目的是為了降低電氣設(shè)備絕緣水平，免除由于單相接地后繼續(xù)運行而形成的不對稱性。（2）工廠供電系統(tǒng)采用電壓在1kv35kv，一般為中性點不接地系統(tǒng)，因工廠供電距離短，對地電容小（Xc大），單相接地電流小，這樣可以運行一段時間，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和供電可靠性，對通訊干擾小等優(yōu)點。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

13、斷故障設(shè)備。（3）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。3  電氣設(shè)備的保護接地3.1  保護接地    將電氣設(shè)備的金屬外殼通過接地線與接地體相接，其原理是分流原理（如圖1）。由于人體電阻Rr遠大于接地電阻Rd，所以IrId。保護接地,適應(yīng)于變壓器中性點不接地的供電系統(tǒng)中。但在干燥場所，交流電壓50V及以下，或直流電壓110V及以下的電氣設(shè)備，金屬外殼可不接地；在干燥且有木質(zhì)、瀝青等不良導電地面的場所，交流額定

14、電壓380V及以下，或直流額定電壓440V及以下的電氣設(shè)備金屬外殼，除另有規(guī)定外（在爆炸危險場所仍應(yīng)接地），可不接地。    電氣設(shè)備在高處時，不應(yīng)采取保護接地措施，否則會把大地電位引向高處，反而增加觸電危險。3.2  保護接地時應(yīng)注意問題    由同一變壓器（中性點不接地）供電系統(tǒng)中各電氣設(shè)備不應(yīng)分別接地，而應(yīng)形成一個保護接地系統(tǒng)。這樣做不僅降低了接地電阻，而且也防止了不同電氣設(shè)備的不同相，同時碰殼（接地）所帶來的危險。形成保護接地系統(tǒng)后，這時兩相短路電流主要通過接地網(wǎng)流通，因而提高了兩相短路

15、電流的數(shù)值，保證過流保護裝置可靠動作。4  電氣設(shè)備保護接零4.1  保護接零    由于低電壓網(wǎng)（380V/220V）中性點不接地只有個別場合，如礦井、游泳池等，而一般低壓電網(wǎng)都采用了中性點接地的三相四線制供電系統(tǒng)。在這種電網(wǎng)中工作的設(shè)備，其金屬外殼要與零線緊密相接，即保護接零，如圖2所示。保護接零的目的，也是為了保證安全，當設(shè)備發(fā)生一相碰殼時，則造成單相短路，使保護裝置迅速動作，切斷故障設(shè)備。按中性線與保護線的組合情況，保護接零分以下三種情況：    （1）整個系統(tǒng)中性線

16、N與保護線PE是合一的，如圖2，通常適用于三相負荷比較平衡且單相負荷容量較小的場所。    （2）整個系統(tǒng)中性線N與保護線PE是分開的，如圖3。即將設(shè)備外殼接在保護線PE上，在正常情況下保護線上沒有電流流過，所以設(shè)備外殼不帶電。    （3）系統(tǒng)中的一部分采用中性線與保護線合一的，局部采用專設(shè)的保護線。4.2  保護接零應(yīng)注意問題：    （1）由同一臺發(fā)電機或同一臺變壓器供電的線路，不允許有的設(shè)備保護接地，有的設(shè)備保護接零。  

17、60; （2）沿零線上把一點或多點再行接地，即重復接地。以確保護接地裝置的可靠。但重復接地只能起到平衡電位的作用，因此，中性線盡量避免斷裂，對中性線要求精心施工，注意維護。5 中性點接地方式對供電可靠性的影響： 配電網(wǎng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式與中性點經(jīng)小電阻接地方式比，最大的優(yōu)點是在發(fā)生單相接地故障時，如果是瞬間故障，當系統(tǒng)電容電流或經(jīng)消弧線圈補償后的殘余電流小到自行熄滅的程度時，則故障可自行消除，如果是永久故障，該系統(tǒng)可帶單相接地故障運行 2 小時，獲得足夠的時間排除故障，以保證對用戶的不間斷供電。但這一優(yōu)點在以電纜為主的城市配電網(wǎng)中并不突出。電纜故障的原因，從統(tǒng)計情況看，主要是絕緣

18、老化、電纜質(zhì)量、外力破壞等，一般都是永久性故障，當發(fā)生接地故障時不應(yīng)帶故障運行。從實際運行情況看，在以電纜為主的配電網(wǎng)中，中性點不接地或經(jīng)消弧線較圈接地方式下，單相接地故障引發(fā)的相間短路故障較多。一些實際事故表明，單相接地故障發(fā)展為相間故障，反而擴大了停電范圍，尤其是當發(fā)展為母線短路故障時，相當于變壓器出口短路，而由于目前一些變壓器抗短路沖擊能力較弱，從而可能造成變壓器損壞。 五 關(guān)于中性點的一些問題1三角形接法的變壓器零線哪里取？ 答：三角接法沒有零線也不需要零線，饋電變壓器的二次側(cè)繞組都采用帶中性點的星型接法；2星形變壓器是不是有中性點接地一說?接地了后和地線有什么區(qū)別呢? 答： 星型接法變壓器中性點接地是為了安全保護而設(shè)置的，供電線路需要直接從中性點引出零線，地線不能用作零線； 3電流是自由電子移動產(chǎn)生的,如果中性點沒接地那么電子怎么移動的呢? 答：電流是自由電子移動產(chǎn)生的，交流電的電流方向是隨時間變化的，三相交流電相與相之間相差120度，也就是說在任何時間內(nèi)，三相電流都有流入負載的和流出負載的，負載始終保持著電流回路狀態(tài)。三相平衡負載三相電流的矢量始終為零，中性點沒有電流，所以不需要零線。4變壓器中性點接地電阻