第一節(jié)中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)

第一節(jié)中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)第一頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四教學(xué)內(nèi)容本節(jié)教學(xué)內(nèi)容一、正常運(yùn)行情況二、單相接地故障三、適用范圍首頁(yè)第二頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四引言電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是三相繞組作星形連接的變壓器和發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地間的電氣連接方式，稱(chēng)為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式（即中性點(diǎn)運(yùn)行方式）。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，可分為中性點(diǎn)非有效接地和中性點(diǎn)有效接地兩大類(lèi)。中性點(diǎn)非有效接地包括中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流被限制到較小數(shù)值，故又稱(chēng)為小接地電流系統(tǒng)；中性點(diǎn)有效接地包括中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)小阻抗接地的系統(tǒng)，因發(fā)生單相接地時(shí)接地電流很大，故又稱(chēng)為大接地電流系統(tǒng)。我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛采用的中性點(diǎn)接地方式主要有不接地，經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地及直接接地三種。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式與電壓等級(jí)、單相接地短路電流、過(guò)電壓水平、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及對(duì)通信系統(tǒng)的干擾等。

第三頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四一、正常運(yùn)行情況

各相導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地的電容相等并等于C，正常時(shí)各相對(duì)地電容電流的有效值也相等，且有ICU＝ICV＝ICW＝ωCUph

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一般認(rèn)為三相系統(tǒng)是對(duì)稱(chēng)的，若三相導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)過(guò)完全換位，則各相的對(duì)地電容相等，相對(duì)地電壓分別為：對(duì)稱(chēng)電壓的作用下，各相的對(duì)地電容電流大小相等，相位相差120°，如圖（c）所示。各相對(duì)地電容電流的相量和為零，所以大地中沒(méi)有電容電流過(guò)。各相電流為各相負(fù)荷電流與相應(yīng)的對(duì)地電容電流的相量和，如圖（b）所示，圖中僅畫(huà)出U相的情況。第四頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、單相接地故障

當(dāng)W相完全接地時(shí)，故障相的對(duì)地電壓為零，即：

非故障相U相和V相的對(duì)地電壓分別為：則有：非故障相的對(duì)地電壓升高到線(xiàn)電壓，即升高為相電壓的倍，各相對(duì)地電壓的相量關(guān)系如圖（b）所示：系統(tǒng)三相的線(xiàn)電壓仍保持對(duì)稱(chēng)且大小不變。因此，對(duì)接于線(xiàn)電壓的用電設(shè)備的工作并無(wú)影響，無(wú)須立即中斷對(duì)用戶(hù)供電。第五頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、單相接地故障Ｗ相接地時(shí)，W相對(duì)地電容被短接，Ｗ相的對(duì)地電容電流為零。未接地U、V相的對(duì)地電容電流的有效值為：

此時(shí)三相對(duì)地電容電流之和不再等于零，大地中有容性電流流過(guò)，并通過(guò)接地點(diǎn)形成回路，接地電流：?jiǎn)蜗嘟拥毓收蠒r(shí)，流過(guò)大地的電容電流，等于正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì)地電容電流的3倍，其有效值為：

接地電流的大小與系統(tǒng)的電壓、頻率和對(duì)地電容值有關(guān)，而對(duì)地電容值又與線(xiàn)路的結(jié)構(gòu)（電纜或架空線(xiàn)、有無(wú)避雷線(xiàn)）、布置方式、相間距離、導(dǎo)線(xiàn)對(duì)地高度、桿塔型式和導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度有關(guān)。單相接地電容電流的實(shí)用計(jì)算為：式中：IC—接地電容電流，A；U—系統(tǒng)的線(xiàn)電壓，kV；L1—架空線(xiàn)路的總長(zhǎng)度，km；L2—電纜線(xiàn)路的總長(zhǎng)度，km。當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過(guò)一定的電阻接地時(shí)，接地相的相對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，未接地相的對(duì)地電壓大于相電壓而小于線(xiàn)電壓，中性點(diǎn)電壓大于零而小于相電壓，線(xiàn)電壓仍保持不變，此時(shí)的接地電流要比完全接地時(shí)小一些。第六頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、單相接地故障中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的影響：

單相接地時(shí)，在接地處有接地電流流過(guò)，會(huì)引起電弧，此電弧的強(qiáng)弱與接地電流的大小成正比。當(dāng)接地電流不大時(shí)，交流電流過(guò)零時(shí)電弧將自行熄滅，接地故障隨之消失，電網(wǎng)即可恢復(fù)正常運(yùn)行；當(dāng)接地電流超過(guò)一定值時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧，形成持續(xù)的電弧接地，高溫的電弧可能損壞設(shè)備，甚至可能導(dǎo)致相間短路，尤其在電機(jī)或電器內(nèi)部發(fā)生單相接地出現(xiàn)電弧時(shí)最危險(xiǎn)；接地電流小于30A而大于5～10A時(shí)，有可能產(chǎn)生一種周期性熄滅與復(fù)燃的間歇性電弧，將引起過(guò)電壓，其幅值可達(dá)2.5～3倍的相電壓，這個(gè)過(guò)電壓對(duì)于正常電氣絕緣來(lái)說(shuō)應(yīng)能承受，但當(dāng)絕緣存在薄弱點(diǎn)時(shí)，可能發(fā)生擊穿而造成短路，危及整個(gè)電網(wǎng)的安全。單相接地故障時(shí)，由于線(xiàn)電壓保持不變，對(duì)電力用戶(hù)沒(méi)有影響，用戶(hù)可繼續(xù)運(yùn)行，提高了供電可靠性。為防止由于接地點(diǎn)的電弧及伴隨產(chǎn)生的過(guò)電壓，引起故障范圍擴(kuò)大，在這種系統(tǒng)中必須裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，立即發(fā)出絕緣下降的信號(hào)，通知運(yùn)行值班人員及時(shí)處理。電力系統(tǒng)的有關(guān)規(guī)程規(guī)定：在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)，允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間不得超過(guò)2ｈ，并要加強(qiáng)監(jiān)視。系統(tǒng)中電氣設(shè)備和線(xiàn)路的對(duì)地絕緣必須按能承受線(xiàn)電壓考慮設(shè)計(jì)，從而相應(yīng)地增加了投資。

第七頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、適用范圍（１）3～10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線(xiàn)路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35kV、66kV系統(tǒng)，不直接連接發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)；當(dāng)接地電流IC＜10A時(shí)；（２）3～10kV非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線(xiàn)路構(gòu)成的系統(tǒng)，電壓為3kV時(shí)，接地電流IC＜30A；電壓為6kV時(shí)，接地電流IC＜20A；（３）3～10kV電纜線(xiàn)路構(gòu)成的系統(tǒng)，接地電流IC＜30A；（４）與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的3～20kV系統(tǒng)，如果要求發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，當(dāng)接地電流不超過(guò)允許值時(shí)。第八頁(yè)，共十頁(yè)，編輯于2023年，星期四思考練習(xí)思考練習(xí)1.