电力系统中性点的运行(牟国锋)

1、电力系统中性点的运行（牟作者:日期:电力系统中性点的运行08电气 牟国锋(20080840229)一电力系统中性点定义:(1)在对称系统中，正常情况下电位等于零并通常是宜接接地的点。(2)接入系统的星形接 线的变压器或发电机绕组的中性点，它关系到系统的绝缘水平、供电可靠性、继电保护、通 信干扰、接地保护方式、电压等级、系统接线、短路电流大小和系统的稳定等多方面的问题, 须经合理的技术经济比较后确定电力系统中性点的接地方式。中性点隔离开关变压器为三角形接线，中性点接地电阻经接地变压器接入变压器为星型接线并有中性点引出,Id中性点接地电阻柜二电力系统中性点接地方式的分类电力系统中性点接地方式有两大

2、类，一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地,称为大接 地电流系统，另一类是中性点不接地,经过消弧线圈或高阻抗接地,称为小接地电流系统。其 中采用广泛的是中性点接地，中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。1.1中性点不接地系统中性点不接地方式,即中性点对地绝缘,结构简单,运行方便,不需任何附加设备,投资 省、适用于农村10KV架空线路长的辐射形或树状形的供电网络。当中性点不接地的系统中 发生一相接地时,接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这 种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障电压升高,绝缘薄弱 点很可能被击穿,而引起两相接地短路

3、，将严重地损坏电气设备。所以，在中性点不接电网中, 必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障,从而切除电网中的故障 部分。在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄 火，在接地处还可能出现所谓间隙电弧,即周期地熄火火与重燃的电弧。由于电网是一个具有 电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，其数值可达(2. 5-3)UX,这种过压 会传输到接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿,而形成两相接地 短路。在电压为3-10KV的电力网中,一相接地时的电容电流不允许大于30A,否则，电弧不能自 行熄火,在20-60KV电压

4、级的电力网中，间歇电弧所引起的过电压，数值更大,对于没设备绝 缘更为危险,而且由于电压较高，电弧更难自行熄灭，因此，在这些电网中，规定一相接地电流 不得大于10A»1. 2中性点经消弧线圈接地系统当一相接地电容电流超过了上述的允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解 决,该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。采用中性点消弧线圈接地方式,即在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈,消弧线 圈主要带有气隙的铁芯和套在铁芯上的绕阻组成,它们被放在充满变压器油的油箱内，绕组 的电阻很小，电抗很大。消弧线圈的电感,可用改变接入绕组的匝数加以调位显然,在正常的 运行状态下，由于系统中性点的电

5、压三相不对称电压，数值很小,所以通过消弧线圈的电流也 很小,采用过补偿方式,即使系统的电容电流突然的减少（如某回线路切除）也不会引起谐振, 而是离谐振点更远。在系统发生单相接地故障时,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到能自行熄弧范围，其特点是线路发生单相接地时,按规程规定电网可 带单相接地故障运行2小时,对于中压电网，因接地电流得到补偿,单相接地故障并不发展为 相间故障,因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性,大大的高于中性点经小电阻接地 方式。在中性点经消弧线圈接地的系统中，一相接地和中性点不接地系统一样,故障相对地电 压为零,非故障相对地电压升高至倍

6、,三相线电压仍然保持对称和大小不变,所以也允许暂时 运行,但不得超过两小时,消弧线圈的作用对瞬时性接地系统故障尤为重要,因为它使接地处 的电流大大减小，电弧可能自动熄火。接地电流小,还可减轻对附近弱点线路的影响。在中性 点消弧线圈接地的系统中，各相对绝缘和中性点不接地系统一样，也必须按线电压设计。1. 3中性点直接接地系统中性点经电阻接地方式,即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻,该电阻与系统对地 电容构成并联回路，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,对防止 谐振过电压和间歇性电弧接地过电压,有一定的优越性o中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零,在这种系统中，当生

7、一相接地时,这 一相直接经过接地点和接地的中性点短路,一相接地短路电流的数值最大,因而应立即使继 电保护动作,将故障部分切除。中性点直接接地或经过电抗器接地系统,在发生一相接地故障 时，故障的送电线被切断,因而使用户的供电中断,运行经验表明，在1000V以上的电网中，大 多数的一相接地故障,尤其是架空送电线路的一相接地故障,大都具有瞬时的性质，在故障部 分切除后,接地处的绝缘可能迅速恢复,而送电线可以立即恢复工作。目前在中性点直接接地 的电网内，为了提高供电可靠性,均装设自动重合闸装置,在系统一相接地线路切除后,立即 自动重合,再试送一次,如为瞬时故障,送电即可恢复。中性点直接接地的主要优点是

8、它在发生一相接地故障时,非故障相对电压不会增高,因 而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑，电网的电压愈高,经济效果愈大,而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选I 择性的接地保护就比较困难，但在中性点直接接地系统中,实现就比较困难，但在中性点直接 接地系统中，实现就比较容易，由于接地电流较大,继电保护一般都能迅速而准确地切除故障 线路，且保护装置简单，工作可靠。三目前我国电力系统中性点的运行方式目前我国电力系统中性点的运行方式，大体是：2.1 对于6-10KV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大,为了提 高供电可靠性，一般

9、均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。2.2 对于110KV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采 用中性点直接接地的方式，并采用送电线路全线架设避雷线和装机自动重合闸装置等措施， 以提高供电可靠性。2.3 对于20-60KV的系统，是一种中间情况,一般一相接地时的电容电流不很大，网络不很 复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著，所以一般均采用中性点经消弧线 圈接地方式。2.4 对于1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行，但电压为380/220V的系统，采 用三相五线制，零线是为了取得机电压，地线是为了安全。四电力系统中性点的分析1变压器中性点接

10、地与不接地系统1.1 变压器中性点接地系统的优缺点：(1 )优点：对电源中性点接地系统，若发生某单相接地，另两相电压不升高，这样可使整 个系统绝缘水平解氐；另外，单相接地会产生较大的短路电流Is ,从而使保护装置(继电 器、熔断器等)迅速准确地动作，提高了保护的可靠性。(2 )缺点：对电源中性点接地系统，由于单相短路电流Is很大,开关及电气设备等要选择 较大容量，并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等；1.2 变压器中性点不接地系统的优、缺点：(1 )优点：对变压器中性点不接地系统,由于限制了单相接地电流,对通讯的干扰较小； 另外单相接地可以运行一段时间，提高了供电的可靠性。(2 )缺点：对变

11、压器中性点不接地系统，当一相接地时，另两相对地电压升高倍，易使绝 缘薄弱地方击穿，从而造成两相接地短路。2各种电压等级供电线路的接地方式(1)在llOkv及以上的高压或超高压系统中，一般采用中性点接地系统,其目的是为了降 低电气设备绝缘水平，免除由于单相接地后继续运行而形成的不对称性。(2 )工厂供电系统采用电压在妹丫35八，一般为中性点不接地系统，因工厂供电距离短, 对t也电容小(Xc大)，单相接地电流小,这样可以运行一段时间，提高了系统的稳定性和 供电可靠性，对通讯干扰小等优点。在煤矿井下，我国、西德等国禁止中性点接地,其主要 目的是为安全,减小了单相接地电流，但即使小的单相接地电流，煤矿

12、井下也不允许存在， 因此在煤矿井下，安装有检漏继电器，就是当电网对地绝缘阻抗哪氐到危险值或人触及一相 导体或电网一相接地时，能很快地切断电源，防止触电、漏电事故，提前切断故障设备。(3 ) lkv以下的供电系统(380/220伏)，除某些特殊情况下(井下、游泳池)，绝大部 分是中性点接地系统，主要是为了防止绝缘损坏而遭受触电的危险。3电气设备的保护接地3.1 保护接地将电气设备的金属外壳通过接地线与接地体相接，其原理是分流原理(如图1)。由于人 体电阻Rr远大于接地电阻Rd ,所以IrId。保护接地,适应于变压器中性点不接地的供电 系统中。但在干燥场所，交流电压50V及以下，或直流电压110V

13、及以下的电气设备，金属 外壳可不接地；在干燥且有木质、沥青等不良导电地面的场所，交流额定电压380V及以下， 或直流额定电压440V及以下的电气设备金属外壳，除另有规定外(在爆炸危险场所仍应接 地)，可不接地。电气设备在高处时，不应采取保护接地措施，否则会把大地电位引向高处，反而增加触 电危险。3.2 保护接地时应注意问题由同一变压器(中性点不接地)供电系统中各电气设备不应分别接地，而应形成一个保 护接地系统。这样做不仅降低了接地电阻，而且也防止了不同电气设备的不同相，同时碰壳 (接地)所带来的危险。形成保护接地系统后，这时两相短路电流主要通过接地网流通，因 而提高了两相短路电流的数值，保证过

14、流保护装置可靠动作。4电'设备保护接零4.1保护接零由于低电压网(380V/220V )中性点不接地只有个别场合，如矿井、游泳池等,而一般 低压电网都采用了中性点接地的三相四线制供电系统。在这种电网中工作的设备，具金属外 壳要与零线紧密相接，即保护接零，如图2所示。保护接零的目的，也是为了保证安全，当 设备发生一相碰壳时，则造成单相短路，使保护装置迅速动作，切断故障设备。按中性线与保护线的组合情况，保护接零分以下三种情况：(1)整个系统中性线N与保护线PE是合一的，如图2 ,通常适用于三相负荷比较平衡 且单相负荷容量较小的场所。(2 )整个系统中性线N与保护线PE是分开的，如图30即将

15、设备外壳接在保护线PE 上，在正常情况下保护线上没有电流流过,所以设备外壳不带电。(3 )系统中的一部分采用中性线与保护线合一的，局部采用专设的保护线。4.2保护接零应注意问题：(1)由同一台发电机或同一台变压器供电的线路，不允许有的设备保护接地，有的设备 保护接零。(2 )沿零线上把一点或多点再行接地，即重复接地。以确保护接地装置的可靠。但重复 接地只能起到平衡电位的作用，因此，中性线尽量避免断裂，对中性线要求精心施工，注意 维护。5中性点接地方式对供电可靠性的影响：配电网中性点不接地或经消弧线圈接地方式与中性点经小电阻接地方式比，最大的优 点是在发生单相接地故障时，如果是瞬间故障，当系统电

16、容电流或经消弧线圈补偿后的残余 电流小到自行熄火的程度时，则故障可自行消除，如果是永久故障，该系统可带单相接地故 障运行2小时，获得足够的时间排除故障，以保证对用户的不间断供电。但这一优点在以 电缆为主的城市配电网中并不突出。电缆故障的原因，从统计情况看，主要是绝缘老化、电 缆质量、外力破坏等，一般都是永久性故障，当发生接地故障时不应带故障运行。从实际运 行情况看，在以电缆为主的配电网中，中性点不接地或经消弧线较圈接地方式下，单相接地 故障引发的相间短路故障较多。一些实际事故表明，单相接地故障发展为相间故障，反而扩 大了停电范围，尤其是当发展为母线短路故障时，相当于变压器出口短路，而由于目前一

17、些 变压器抗短路冲击能力较弱，从而可能造成变压器损坏。五关于中性点的一些问题1三角形接法的变压器零线哪里取？答三角接法没有零线也不需要零线，馈电变压器的二次侧绕组都采用带中性点的星型接法；2星形变压器是不是有中性点接地一说?接地了目口地线有什么区别呢？答：星型接:拄压器中性点接地是为了安全保护而设置的，供电线路需要直接从中性点引 出零线，晦不能用作零线；3电流是自由电子移动产生的，如果中性点没接地月陷电子怎么移动的呢？答：电流是自由电子移动产生的，交流电的电流方向是随时间变化的，三相交流电相与相之 间相差120度，也就是说在任何时间内，三相电流都有流入负载的和流出负载的,负载始 终保持着电流回路状态。三相平衡负载三相电流的矢量始终为零，中性点没有电流，所以不 需要零线。4变压器中性点接地电阻柜的作用答：