電力系統(tǒng)中性點接地方式

電力系統(tǒng)中性點接地方式

電力系統(tǒng)的中性點指星型聯(lián)結的變壓器或發(fā)電機的中性點。

這些中性點接地方式是一個很重要的綜合性問題，它不僅涉

及到電網(wǎng)本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且

對通訊干擾、人身安全有重要影響。電力系統(tǒng)中性點接地方

式是一個涉及到供電的可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保

護、通信干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定諸多方面的綜合技術問題，這個問

題在不同的國家和地區(qū)，不同的發(fā)展水平可以有不同的選擇。

中性點運行方式主要分兩類：直接接地和不接地。直接

接地系統(tǒng)供電可靠性低。因這種系統(tǒng)中一相接地時，出現(xiàn)了

出中性點外的另一接地點，構成了短路回路，接地相電流很

大，為了防止損壞設備，必須迅速切除接地相甚至三相，不

接地系統(tǒng)供電可靠性高，但對絕緣水平要求也高。因這種系

統(tǒng)中一相接地時，不構成短路回路，接地相電流不大，不必

切除接地相，但這時非接地相的對地電壓卻升高為相電壓倍。

在電壓等級較高的系統(tǒng)中，絕緣費用在設備總價格中占相當

大的比重，降低絕緣水平帶來的經(jīng)濟效益很顯著，一般就采

用中性點直接接地方式，而以其他措施提高供電可靠性。反

之，在電壓等級較低的系統(tǒng)中，一般就采用中性點不接地方

式以提高供電可靠性。在我國，llOkV及以上的系統(tǒng)中性點

直接接地，60kV以下的系統(tǒng)中性點不接地。

屬于中性點不接地方式的還有中性點經(jīng)消弧線圈接地。

所謂消弧線圈，就是電抗線圈。比較圖1和圖2來可理解消

弧線圈的功能。由圖1可見，由于導線對地有電容，中性點

不接地系統(tǒng)中一相接地時，接地點接地相電流屬容性電流I。

而且隨網(wǎng)絡的延伸，這電流也愈益增大，以至完全有可能使

接地點電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過電壓，甚至發(fā)展

成嚴重的系統(tǒng)性事故。為防止發(fā)生上述情況，可在網(wǎng)絡中某

個中性點處裝設消弧線圈，如圖2所示。由圖可見，由于裝

設了消弧線圈，構成了另一回路，接地點接地相電流中增加

了一個感性電流分量，它和裝設消弧線圈前的容性電流分量

相消，減小了接地點的電流，使電弧易于自行熄滅，提高了

供電可能性。一般認為，對3?60千伏網(wǎng)絡，容性電流超過

以下數(shù)值是，中性點應裝設消弧線圈：3?6kV網(wǎng)絡，30A；

10kV伏網(wǎng)絡，20A；35?60kV網(wǎng)絡，10Ao

圖1中性點不接地時的一相接地

(a)電流分布；(b)電勢、電流相量關系

圖2中性點經(jīng)消弧線圈接地時的一相接地

(a)電流分布；(b)電勢、電流相量關系

城鄉(xiāng)配電網(wǎng)主要指10kV、35kV、66kV三個電壓等級的

電網(wǎng)，在電力系統(tǒng)中量大面廣，占有重要的地位。在過去,

由于配電網(wǎng)比較小，主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地，一

般來說運行情況是良好的，在80年代中后期，有些配電網(wǎng)

的中性點采用了經(jīng)低電阻接地或高電阻接地方式，近年來各

種不同形式的自動跟蹤補償?shù)南【€圈開始在配電系統(tǒng)中

運行。

各種中性點接地方式和裝置都有一定的適用范圍和使

用條件，為此，采用不同的中性點接地方式是很正常的。我

國城鄉(xiāng)電網(wǎng)正在加快建設與改造的速度，中性點接點方式對

于電網(wǎng)的發(fā)展是重要的技術問題，引起了多方面的關注和重

視。

1）中性點不接地系統(tǒng)

如果三相電源電壓是對稱的，則電源中性點的電位為零,

但是由于架空線排列不對稱而換位又不完全等原因，使各相

對地導納不相等，則中性點招會產(chǎn)生位移電壓。一般情況位

移電壓不超過電源電壓的5隊對運行的影響不大。當中性點

不接地配電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，非故障的二相對地電壓

將升高，由于線電壓仍保持不變，對用戶繼續(xù)工作影響不大。

單相接地時，當接地電流大于10A而小于30A時，有可

能產(chǎn)生不穩(wěn)定的間歇性電弧，隨著間歇性電弧的產(chǎn)生將引起

幅值較高的弧光接地過電壓，其最大值不會超過3.5倍相電

壓，對于正常設備有較大的絕緣裕度，應能承受這種過電壓，

對絕緣較差的設備、線路上的絕緣弱點和絕緣強度很低的旋

轉電機有一定威脅，在一定程度上對安全運行有影響。由于

中性點不接地配電網(wǎng)的單相接地電流很小，對鄰近通信線路、

信號系統(tǒng)的干擾小，這是這種接地方式的一個優(yōu)點。

2）中性點經(jīng)電阻接地

有些配電網(wǎng)發(fā)展很快，城市中心區(qū)大量敷設電纜，單相

接地電容電流增長較快，雖然裝了消弧線圈，由于電容電流

較大，且運行方式經(jīng)常變化，消弧線圈調整困難，還由于使

用了一部分絕緣水平低的電纜，為了降低過電壓水平，減少

相間故障可能性，因此采用了中性點經(jīng)低電阻接地的方式。

采用中性點經(jīng)低電阻接地，當RnWlOQ,在大多數(shù)情況下可

使單相接地工頻電壓升高降低到l.4p.u左右。從限制弧光

接地過電壓考慮，當電弧點燃到熄滅過程中，系統(tǒng)所積累的

多余電荷在熄滅后半個工頻周波內能夠通過Rn泄漏掉，過

電壓幅值就可明顯下降。根據(jù)這個要求可以得到中性點的低

電阻值應滿足的條件為：

RnWl/33co

當Rn=10。時，弧光接地過電壓則可降至1.9p.u.以下。

3）中性點諧振接地

消弧線圈是一個裝設于配電網(wǎng)中性點的可調電感線圈,

當發(fā)生單相接地時，可形成與接地電流大小接近但方向相反

的感性電流以補償容性電流，從而使接地處的電流變得很小

或接近于零，當電流過零電弧熄滅后，消弧線圈還可減小故

障相電壓的恢復速度從而減小電弧重燃的可能性。完全補償

狀態(tài)時，中性點位移電壓UO將很高，因此一般都采取過補

償方式以減小中性點位移過電壓。失諧度大可降低中性點位

移電壓，但失諧度過大，將使線路接地電流太大，電弧不易

熄滅，因此合理地選擇失諧度才能使消弧線圈正常運行。失

諧度一般選在10%左右，長時間中性點位移電壓不應超過額

定相電壓的15%o

消弧線圈的存在，使電弧重燃的次數(shù)大為減少，從而使

高幅值的過電壓出現(xiàn)的概率減小，一般認為66kV及以下系

統(tǒng)發(fā)生間歇性電弧接地故障時，消弧紅圈接地方式下的最大

過電壓為3.2Uxg,略低于中性點不接地系統(tǒng)。

中性點經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)接地電流小，對附近通

信線路的干擾小是這種方式的一個優(yōu)點。自動跟蹤補償消弧

線圈裝置可以自動適時的監(jiān)測跟蹤電網(wǎng)運行方式的變化，快

速地調節(jié)消弧線圈的電感值，以跟蹤補償變化的電容電流,

使失諧度始終處于規(guī)定的范圍內