第二章電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式

1、第二章電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式第1頁，共23頁。 概述概述一、定義一、定義 中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星形繞組的公共點(diǎn)。中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星形繞組的公共點(diǎn)。二、種類二、種類1 1中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)不接地2 2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3 3中性點(diǎn)直接接地中性點(diǎn)直接接地前兩種又稱中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，也稱為小接地電流系統(tǒng)。后一種稱為大接前兩種又稱中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，也稱為小接地電流系統(tǒng)。后一種稱為大接地電流系統(tǒng)。地電流系統(tǒng)。三、中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同對系統(tǒng)的影響三、中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同對系統(tǒng)的影響1 1供電可靠性；供電可靠性；2 2電氣設(shè)備和線路的

2、絕緣水平；電氣設(shè)備和線路的絕緣水平；3 3通訊系統(tǒng)的干擾；通訊系統(tǒng)的干擾；4 4繼電保護(hù)的正確動(dòng)作。繼電保護(hù)的正確動(dòng)作?？傊?，中性點(diǎn)采用何種運(yùn)行方式，實(shí)際上是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)許多方面的綜合總之，中性點(diǎn)采用何種運(yùn)行方式，實(shí)際上是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)許多方面的綜合性問題。本章對此作一般性介紹。性問題。本章對此作一般性介紹。第2頁，共23頁。第3頁，共23頁。第4頁，共23頁。2.1 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（一）正常運(yùn)行（一）正常運(yùn)行1.電壓情況：電壓情況：如三相導(dǎo)線經(jīng)完善換位，各相對地電容相等。即如三相導(dǎo)線經(jīng)完善換位，各相對地電容相等。即CuC

3、vCwC，則，則YuYvYwY。所以所以 wvuwwvvuunYYYYUYUYUU03wvunUUUU 第5頁，共23頁。UNVWC Cu uC Cv vC Cw w第6頁，共23頁?？梢娬＿\(yùn)行中，電源中性點(diǎn)對地電壓為零，即中性點(diǎn)對可見正常運(yùn)行中，電源中性點(diǎn)對地電壓為零，即中性點(diǎn)對地電位相等。地電位相等。則各相對地電壓為：則各相對地電壓為：U U相：相：V V相：相：W W相：相：結(jié)論：結(jié)論： 正常運(yùn)行時(shí)，各相對地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對地電壓正常運(yùn)行時(shí)，各相對地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對地電壓為零。為零。unuudUUUUvnvvdUUUUwnwwdUUUU第7頁，共23頁。2電流情況：電流情況

4、： 由于各相對地電壓為電源各相的相電壓。所以電由于各相對地電壓為電源各相的相電壓。所以電容電流大小相等，相位差為容電流大小相等，相位差為1201200 0。它們之和仍為零，。它們之和仍為零，所以沒有電容電流流過大地。所以沒有電容電流流過大地。 當(dāng)各相對地電容不等時(shí)，當(dāng)各相對地電容不等時(shí)， 不為零，發(fā)生中性點(diǎn)位不為零，發(fā)生中性點(diǎn)位移現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)所移現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)所產(chǎn)生的位移電壓較小，可忽略。產(chǎn)生的位移電壓較小，可忽略。nU第8頁，共23頁。（二）單相接地故障（二）單相接地故障1.電壓情況：電壓情況： 上圖所示為上圖所示為W相發(fā)生完全接

5、地的情況，完全接地即金屬性接地，即接地電阻為零。相發(fā)生完全接地的情況，完全接地即金屬性接地，即接地電阻為零。很容易看出，中性點(diǎn)對地電壓：很容易看出，中性點(diǎn)對地電壓：各相對地電壓情況：各相對地電壓情況：U相：相： （線電壓）（線電壓）V相：相： （線電壓）（線電壓）W相：相：結(jié)論：結(jié)論： 故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為線電壓，中故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為線電壓，中性點(diǎn)對地電壓為相電壓。性點(diǎn)對地電壓為相電壓。 wnUUuwnuudUUUUvwnvvdUUUU0wdU第9頁，共23頁。UNVWC Cu uC Cv vC Cw wd第10頁，共23頁。2電流情況：電流情況：W相接地

6、時(shí)，三相電容電流不對稱。相接地時(shí)，三相電容電流不對稱。W相電容電流為零，其他兩相電容相電容電流為零，其他兩相電容電流的有效值為：電流的有效值為： I Icucu=I=Icvcv=CU=CUx x。 其中：其中：U Ux x相電壓；相電壓；角頻率；角頻率；CC相對地電容。相對地電容。這時(shí)三相電流之和不在為零，大地有電流流過，這時(shí)三相電流之和不在為零，大地有電流流過，W W相接地處的電流簡稱相接地處的電流簡稱為接地電流，用為接地電流，用 表示。則：表示。則： （ ）經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為：經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為：I Ic c3CU3CUx x，而正常運(yùn)行時(shí)的一相對地電，而正常運(yùn)行時(shí)的一相對地電

7、流為：流為：I Ic cCUCUx x?？梢妴蜗喙收蠒r(shí)的接地電流等于正常運(yùn)行時(shí)一相對?？梢妴蜗喙收蠒r(shí)的接地電流等于正常運(yùn)行時(shí)一相對地電容電流的三倍。由于對地電容與線路的結(jié)構(gòu)和長度有關(guān)，很難得地電容電流的三倍。由于對地電容與線路的結(jié)構(gòu)和長度有關(guān)，很難得到到C的參數(shù)。的參數(shù)。故實(shí)用計(jì)算可按下式計(jì)算：故實(shí)用計(jì)算可按下式計(jì)算：式中：式中：l1、l2架空線路和電纜線路長度，架空線路和電纜線路長度，km； UN網(wǎng)絡(luò)的線電壓，網(wǎng)絡(luò)的線電壓，KVKV； cIcIcuIcvI350)35(.21NcUllI第11頁，共23頁。3 3不完全接地的簡單情況不完全接地的簡單情況當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過一定的電阻接地

8、，接地相對當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過一定的電阻接地，接地相對地電壓大于零而小于相電壓，未接地相對地電壓大于相電地電壓大于零而小于相電壓，未接地相對地電壓大于相電壓而小于線電壓。中性點(diǎn)對地電壓大于零而小于相電壓，壓而小于線電壓。中性點(diǎn)對地電壓大于零而小于相電壓，線電壓仍保持不變，但此時(shí)接地電流要小一些。線電壓仍保持不變，但此時(shí)接地電流要小一些。4 4中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)單相接地故障時(shí)，由于線電壓保持不變，用戶雖然能繼續(xù)單相接地故障時(shí)，由于線電壓保持不變，用戶雖然能繼續(xù)工作，但是接地處電流可能會(huì)出現(xiàn)電弧。工作，但是接地處電流可能會(huì)出現(xiàn)電弧。當(dāng)線路不長、電壓不高時(shí)，接地電流較

9、小，電弧一般能自當(dāng)線路不長、電壓不高時(shí)，接地電流較小，電弧一般能自動(dòng)熄滅，特別是動(dòng)熄滅，特別是35kV35kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣方面的投資增及以下的系統(tǒng)中，絕緣方面的投資增加不多，而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出，所以中性點(diǎn)宜采加不多，而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出，所以中性點(diǎn)宜采用不接地的運(yùn)行方式。用不接地的運(yùn)行方式。當(dāng)電壓高、線路長時(shí)，接地電流較大。可能產(chǎn)生穩(wěn)定電弧當(dāng)電壓高、線路長時(shí)，接地電流較大?？赡墚a(chǎn)生穩(wěn)定電弧或間歇性電弧，而且電壓等級較高時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面或間歇性電弧，而且電壓等級較高時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。第12頁，共2

10、3頁。5 5目前我國中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍：目前我國中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍： （1 1）電壓在）電壓在500V500V以下的三相三線制裝置；以下的三相三線制裝置； （2 2）3 310kV10kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic30AIc30A時(shí)；時(shí)； （3 3）202060kV60kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic10AIc10A時(shí)；時(shí)； （4 4）與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的）與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的3 320kV20kV系統(tǒng)，如系統(tǒng)，如要求發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，當(dāng)接地電流要求發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，當(dāng)接地電流Ic5AIc5A時(shí)。時(shí)。 當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，常采用中性點(diǎn)經(jīng)

11、消弧線圈當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或直接接地的運(yùn)行方式。接地或直接接地的運(yùn)行方式。第13頁，共23頁。二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有單相接地故障時(shí)可中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有單相接地故障時(shí)可繼續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)接地電流較大時(shí)容繼續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)接地電流較大時(shí)容易產(chǎn)生接地而造成危害。為了克服這一缺易產(chǎn)生接地而造成危害。為了克服這一缺點(diǎn)，可設(shè)法減小接地處的接地電流。采用點(diǎn)，可設(shè)法減小接地處的接地電流。采用的方法是在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)使接地處的方法是在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)使接地處流過一個(gè)感性電流，因而減小接地電流，流過一個(gè)感性

12、電流，因而減小接地電流，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。第14頁，共23頁。（一）消弧線圈的工作原理（一）消弧線圈的工作原理1消弧線圈的結(jié)構(gòu)與型號消弧線圈的結(jié)構(gòu)與型號 消弧線圈裝有鐵芯，可調(diào)、電阻小、電抗很大，外形跟小容量變壓器相似，裝在發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)與大地之間。為調(diào)節(jié)線圈扎數(shù)，通常有59個(gè)分接頭可選用，用來改變補(bǔ)償程度，國產(chǎn)型號為XDJL。其中X消弧線圈；D單相；J油浸式；L鋁線。2消弧線圈的類型消弧線圈的類型 消弧線圈有多種類型，包括分級調(diào)扎式、在線分級調(diào)扎式、氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式、直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式、五柱式等第15頁，

13、共23頁。第16頁，共23頁。UNVWC Cu uC Cv vC Cw wd第17頁，共23頁。（二）消弧線圈的補(bǔ)償方式（二）消弧線圈的補(bǔ)償方式 為了表明單相接地故障時(shí)消弧線圈電感電流為了表明單相接地故障時(shí)消弧線圈電感電流ILIL對接地電流對接地電流IcIc的補(bǔ)償情的補(bǔ)償情況，取況，取K K 稱為補(bǔ)償度，也稱調(diào)諧度。稱為補(bǔ)償度，也稱調(diào)諧度。 取取V V1 1K K 稱為脫諧度，根據(jù)電感電流對接地電流的補(bǔ)償稱為脫諧度，根據(jù)電感電流對接地電流的補(bǔ)償程度，消弧線圈的補(bǔ)償方式有三種：完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。程度，消弧線圈的補(bǔ)償方式有三種：完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。1 1完全補(bǔ)償完全補(bǔ)償 完全補(bǔ)償是使

14、電感電流等于接地電流。即完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電流。即ILILIcIc，這時(shí)，調(diào)諧度，這時(shí)，調(diào)諧度K K1 1，脫諧度脫諧度V V0 0。這種方式表面上很理想，但實(shí)際上存在很大問題。這種方式表面上很理想，但實(shí)際上存在很大問題。一般不采用完全補(bǔ)償方式。一般不采用完全補(bǔ)償方式。2 2欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償 欠補(bǔ)償時(shí)，欠補(bǔ)償時(shí)，ILIcILIc，調(diào)諧度，調(diào)諧度K1K0V0。單相接地故障時(shí)接地處有容性。單相接地故障時(shí)接地處有容性的補(bǔ)償電流（的補(bǔ)償電流（IcIcILIL），一般不采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞?。），一般不采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞健?但對于采用與升壓變壓器單元連接的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，為了限制但對于采用與升壓變

15、壓器單元連接的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，為了限制電容耦合傳遞過電壓以及頻率變化等對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)位移電壓的影響，宜采用電容耦合傳遞過電壓以及頻率變化等對發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)位移電壓的影響，宜采用欠補(bǔ)償方式。欠補(bǔ)償方式。cLIIcLcIII 第18頁，共23頁。3 3過補(bǔ)償過補(bǔ)償（1 1）特點(diǎn)：過補(bǔ)償是使電感電流大于接地電流，即）特點(diǎn)：過補(bǔ)償是使電感電流大于接地電流，即ILIcILIc，調(diào)，調(diào)諧度諧度K1K1，脫諧度，脫諧度V0V0。單相接地故障接地處有感性過補(bǔ)償電流。單相接地故障接地處有感性過補(bǔ)償電流（ILILIcIc），這種補(bǔ)償方式不會(huì)有上述缺點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)接地電流減?。?，這種補(bǔ)償方式不會(huì)有上述缺點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)

16、接地電流減小時(shí)，過補(bǔ)償電流更大，不會(huì)變?yōu)橥耆a(bǔ)償。另外，即使將來電網(wǎng)發(fā)時(shí)，過補(bǔ)償電流更大，不會(huì)變?yōu)橥耆a(bǔ)償。另外，即使將來電網(wǎng)發(fā)展，原有的消弧線圈還可以使用。展，原有的消弧線圈還可以使用。（2 2）應(yīng)用：裝在電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈以及具有直配線的）應(yīng)用：裝在電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈以及具有直配線的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償方式。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償方式。（3 3）消弧線圈的裝設(shè)位置：在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的消弧線圈可裝）消弧線圈的裝設(shè)位置：在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的消弧線圈可裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，也可以裝在廠用變壓器中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，也可以裝在廠用變壓

17、器中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器為單元接線時(shí)，消弧線圈應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，與變壓器為單元接線時(shí)，消弧線圈應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，6 610kV10kV消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上。消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上。第19頁，共23頁。4自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償長期以來，消弧線圈補(bǔ)償電流都是用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式（分接頭），不能做到準(zhǔn)確、及時(shí)，不能得到令人滿意的補(bǔ)償效果，因而有待改進(jìn)為自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置，能跟蹤電網(wǎng)電容電流變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧，平均無故障時(shí)間最少，其補(bǔ)償效果是離線調(diào)扎式消弧線圈無法比擬的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今，我國電網(wǎng)已有數(shù)千臺(tái)各種規(guī)格不同的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置在運(yùn)行

18、。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)L值的方法：值的方法：（1）改變鐵芯氣隙長度。將鐵芯制成可移動(dòng)式，用機(jī)械方法平滑調(diào)節(jié)，即可平滑調(diào)節(jié)L值。（2）改變鐵芯導(dǎo)磁率r。采用電氣方法，運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)改變鐵芯的導(dǎo)磁率，也可平滑調(diào)節(jié)L值。第20頁，共23頁。（三）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍（三）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍1特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種運(yùn)行方式下正常運(yùn)行情況和單相接地故障時(shí)的電壓情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓情況一樣。優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、投資不太大。2應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍： 我國規(guī)定，凡是不符合中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的360kV系統(tǒng)，均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。 在我國110kV系統(tǒng)，大多不采用消弧線圈接地的運(yùn)行方式而直接采用直接接地。主要是為了減少設(shè)備和線路的絕緣投資，但是在個(gè)別雷害事故較嚴(yán)重的地區(qū)和某些大城市電網(wǎng)，為了提高