第四讲电力系统中性点

电力系统中性点主编：殷乔民课件制作：殷乔民交流内容目录一、电力系统中性点运行方式二、低压配电系统的接地分类三、低压电力网TT系统方式及装置要求四、低压电力网TN系统方式及装置要求五、住宅楼的等电位连接一、电力系统中性点运行方式电力系统中性点是指发电机、变压器星形接线中性点。

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、中性点直接接地方式电力系统中性点的运行方式共三种中性点直接接地中性点经消弧线圈接地中性点不接地中性点直接接地方式就是把电源中性点直接与“地”相接，我国110kV及以上电压等级的电力系统均属于这种大接地电流系统。该系统运行中若发生一短路，立即造成系统中流过很大的单相接地电流。依靠系统中继电保护装置跳闸可迅速切除故障。再用重合闸恢复正常供电。优点：操作过电压均比中性点绝缘电网低，系统不易过电压。缺点：短路大接地电流对通讯系统造成的干扰影响较大。中性点不接地系统适用于10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。该接地方式在运行中若发生单相接地故障，流过故障点电流仅为电网对地电容中通过的电流，其值是正常运行的单相对地电容电流的3倍，称为小接地电流系统。2、中性点不接地方式优点：中性点不接地系统由于故障时接地电流很小，瞬时故障一般可自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，故可带故障连续供电2h，供电的可靠性相对提高。

缺点：中性点不接地方式的中性点绝缘，在发生弧光接地时，电弧的反复熄灭与重燃，相当于电容反复充电。由于对地电容中的能量不能释放，可造成电压升高，从而对设备绝缘造成威胁。【案例】10kV线路接地故障判断

接地故障巧判断，一低两高三不变；负荷断线又接地，一高二低也常见。断线、接地难分辨，用户电压分明显。断线只有两相电，接地用户不明显。接到值班调度员关于线路接地通知后供电所人员或厂矿电工要了解：那相接地，各相接地电压数值是多少？数值变化情况，数值是在不断变化或是稳定，以便对接地情况进一步分析原因、种类，尽快查找故障点

1、一相对地电压接近零值，另两相对地电压升高倍，三相相电压未发生变化，这是金属性接地。一相对地电压降低，但不是零值，另两相对地电压升高，但没升高到倍，这属于非金属性接地。

2、一相对地电压升高，另两相对地电压降低，这是非金属接地和高压断相的特征（1）高压断线，负荷侧导线落在潮湿的地面上，没断线两相通过负载与接地导线相连构成非金属型接地。故而对地电压降低，断线相对地电压反而升高。（2）高压断线未落地或落在导电性能不好的物体上，或线路上熔断器熔断一相，被断开地线路又较长，造成三相对地电容电流不平衡，促使二相对地电压也不平衡，断线相对地电容电流变小，对地电压相对升高，其他两相相对较低。（3）配电变压器烧损相绕组碰壳接地，高压熔丝又发生熔断，其他两相又通过绕租接地，所以，烧损相对地电压升高，另两相降低。

【案例】、要将高压缺相与非金属性接地区别开来高压断线未落地或落在导电性能不好的物体上，或线路上熔断器熔断一相，被断开地线路又较长，造成三相对地电容电流不平衡，促使二相对地电压也不平衡，断线相对地电容电流变小，对地电压相对升高，（最大可达相电压1.5倍），其他两相相对较低（最小下降为线电压的1/2）。供电所人员接到调度员通知后，要将高压缺相与非金属性接地区分开来，通过查询末端用户上的电压是否平衡来判断是高压缺相还是非金属性接地。断线用户只有两相电，接地用户负荷电压变化不明显。3、中性点经消弧线圈接地方式利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。利用对消弧线圈无载分接开关的操作，使其在一定范围内达到过补偿运行，从而实现减小接地电流的目的。使电网持续运行时间延长，相对提高了供电可靠性。此方式也是小接地电流系统。在各级电压网络中，当单相接地故障时，通过故障点总的电容电流超过下列数值时，必须尽快安装消弧线圈：①对3kV～6kV电网，故障点总电容电流超过30A；②对10kV电网，故障点总电容电流超过20A；③对22kV～66kV电网，故障点总电容电流超过10A。你能回答吗？电力系统中性点接地方式有哪几种？采用中性点不接地系统有何优缺点？

问题与思考中性点不接地系统若发生单相接地故障时，其故障相对地电压等于多少？此时接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的多少倍？

答1：故障相对地电压为零，接地点的短路电流是正常运行的单相对地电容电流的3倍。答2：电力系统中性点接地方式有中性点直接接地方式、中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式三种。（优缺点略）二.低压配电系统的接地分类【案例】大多家庭用电有隐患电与家庭的关系密不可分，居民家庭用电安全环境究竟如何？2008年下半年，陕西省消费者协会在西安市进行了一次居民家庭安全用电环境的调查。这次调查从我市碑林区、莲湖区、蓝田县等十二个区县随机抽取了420个用户，有效户数为405个。调查统计显示，有113户家庭无地线或接地线不可靠，约占27％；有43户家庭相、零地线接反，约占10.5％。而只有91户没有安全隐患约占22％。就是说，78％的居民家庭用电安全存在隐患。

【案例一】

2009年6月17日晚上，富阳新登镇城河西路一村民家发生了悲惨一幕：53岁的村民江银凤在洗澡时，不慎触电倒地，丈夫汪永康发现后赶紧伸手去扶，结果也被电无情地夺走了生命。鉴定结论：触电事故原因发生在一个临时插座上。江银凤把电源插头插在浴室窗外一只临时活动的电源插座上，插座既没有接地线，也没有漏电保护装置，存在很大安全隐患。要命的是电源插座内有一段20毫米长的外来铜导线！使电源的火线误搭到热水器插头的接地端上导致漏电，成了事故发生的直接原因。【案例二】

2009年7月3日，河南的姚家三姐弟来杭州游玩。当晚11点40分，在余杭良渚金家渡村农居点南苑29号三楼303室，老二去卫生间洗澡。过了很久，姐姐都没见妹妹出来，这时卫生间里的水流进了房间。姐姐一看不对，连忙冲到卫生间门口大叫，但没人回应。于是转身爬到窗台，进入卫生间察看情况，结果不幸触电，也倒在了卫生间。弟弟一看是触电，连忙回房间穿了双塑胶跑鞋，把电源拔掉，随后报警求助。但两姐妹都已身亡。鉴定结论：死者使用的是二手电热水器，洗澡过程中热水器出现漏电现象。加上现场用电系统缺少接地线保护，也没装漏电保护器，埋下了触电事故的隐患。二.低压配电系统的接地分类低压系统接地型式以拉丁字母作代号，其意义如下：第一个字母表示电源端与地的关系： T－电源端有一点直接接地； I－电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。 第二个字母表示电气装置的外露可电导部分与地的关系： T－电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点； N－电气装置的外露可电导部分与电源端接地点有直接电气连接。 －后的字母用来表示中性导体与保护导体的组合情况： S－中性导体和保护导体是分开的； C－中性导体和保护导体是合一的。0.4KV接地系统分为三个系统五个形式：按电源、外漏可导电部分接地情况分TT系统、TN系统、IT系统TN系统根据中性导体和保护导体的组合情况，又分为以下三种型式： TN－S系统、TN－C系统、TN－C－S系统三、低压电力网TT接地方式及装置要求

电源端有一点直接接地，电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点低压电力网TT接地方式及装置要求●农网低压要接地，TT方式更适宜。●配电中线用电壳，两者直接接大地。●接地只有配变点，其余绝缘与相齐。●为防中线出断裂，规定截面不能细。●中线不单装开关，也不许装熔断器。●漏电保护设多级，出线回路保护齐。2、为什么农村低压电力网宜采用TT系统

农村低压电力网到底采用哪种运行系统，应根据负荷分布、负荷密度、负荷性质等相关因素确定，就多数农村而言，都具有符合小而分散、供电距离长、负荷密度低、动力负荷又有较强的季节性等特点，故采用TT系统较为适宜。这有下列原因：（1）可实施单相、三相混合供电，供电灵活，可节省导线。（2）由于中性点直接接地，发生单相接地故障时能抑制电网对地电压的升高。（3）容易实施过流保护设施，包括：——短路保护——过负荷保护（4）全网可实施漏电分级保护，即：——漏电总保护——漏电中级保护——漏电末级保护（5）受电设备外露可导电部分发生带电故障时，不会延伸到其它受电设备的外壳上。（6）受电设备外壳的保护接地电阻，极容易满足《规程》要求。3、TT系统安装要求

（1）除变压器低压侧中性点直接接地外，中性线不得再行接地,且应保持与相线同等的绝缘水平。

（2）为防止中性线机械断线，中性线截面应当符合规定。即口诀“零线截面看相线，七零三五为界限；七零为铝三五铜，小于相等大一半”。（3）必须实施剩余电流保护，包括；剩余电流总保护、剩余电流中级保护（必要时），剩余电流末级保护。（4）中性线不得装设熔断器或单独的开关装置。

（5）配电变压器低压侧及和出线回路，均应装设过电流保护，包括：短路保护；过负荷保护。（6）同一低压电网不允许采用两种保护系统。否则有触电隐患和危险。4、低压三相负荷不平衡的危害及对策

三相负荷不平衡，六个方面危害生。配变损耗显著增，出力减小容下行。各相电压不对称，零序增大温度升。电机效率下降多，线路损耗猛的增。为保负荷三相平，四个方面细调整。三组单相三相引，三相单相尽量平。定期测量流平衡，五分之一得调整。单相接户限长度，一百米内限五户。单相用电电焊机，错开相别和台数。（一）三相负荷不平衡的危害

1、“配变损耗显著增”：是指三相负荷不平衡使配电变压器损害增大。变压器的损害包括空载损耗和负载损耗。正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量，而负载损耗则随变压器运行负载的变化而变化，且与负载电流的平方成正比。当变压器输出相同容量的情况下，不对称运行使变压器有功损耗增大。

2、“出力减小容下行”：是指降低变压器出力降低，由于变压器绕组结构是按对称运行情况设计的，三相绕组结构性能一致，其最大允许出力受每相额定容量的限制。当不对称运行时，负载轻的相就有富裕容量，从而使变压器出力降低，变压器的备用容量亦相应减小，同时过载能力也降低。

3、“各相电压不对称”是指三相负荷不平衡使各相电压不平衡。由于三相配电变压器是按对称运行情况设计的，三相负载对称时，三相电流相等，则变压器内部压降相同，所以输出电压是对称的。当三相负载不对称时，各相电流不一致，因此各相在变压器内部的电压降低就不相等，造成三相输出电压不对称。当变压器三相负载很不平衡时，中性线电流较大，由于中性线具有较大的阻抗压降，从而使中性点位移，引起各相电压畸变，降低电能质量，影响各相负载的正常运行。

4、“零序增大温度升”是指三相负荷不平衡使零序电流增大，导致配电变压器局部金属件温度升高。三相负载不平衡运行下的配电变压器，必然产生零序电流，这个零序电流随不对称程度大小而变化，不对称程度越大，零序电流就越大。零序电流在变压器铁中心产生零序磁通，这些零序磁通在变压器的油箱壁及钢构件中通过，构成通路。而这些钢构件设计时不考虑导磁，所以由此引起的磁滞和涡流损耗，造成配电变压器局部金属件温度升高，并使功率损耗增加，严重时将导致变压器运行事故。

5、“电机效率下降多”是指：三相负荷不平衡降低电动机的效率。由于变压器三相负载不平衡引起的不平衡电压，存在着正序、负序和零序3个电压分量，当通入电机后，负序电动势就产生与正序电动势相反的旋转磁场，起到制动作用，由于正序磁场比负序磁场强，电动机仍在正序磁场旋转方向一致。但由于负序磁场的制动作用，使电动机输出功率减小。如果电动机中的中性线接保护中性线，还将有零序电流通过，这个零序电流在绕组上消耗电能，增加电动机发热，同时这个零序电流还一个脉振磁场，消耗较大的无功功率。

6、“线路损耗猛的增”是指三相负荷不平衡增加配电线路损耗。电流通过导体产生的功率损耗与线路电流的平方成正比。在三相四线制供电线路中，其功率损耗为：在最大不平衡时，即某相为3I，另两相为零，中性线电流为3I，功率损耗为所以在输送相同容量的情况下，三相负荷不对称造成的线路损耗比较大，运行是极不经济的。同时，低压电网中由于三相负载不对称和非线性负载产生3次谐波电流，可导致零线电流达到相电流1倍甚至3倍，由于零线导线的截面通常选为相线的一半，这将导致零线严重过热，甚至引发火灾，或将零线烧断而造成电气设备烧坏事故。（二）减少三相负载不对称运行的措施调整三相负载使之趋于平衡，这是无需增加设备投资的最佳降损措施。

1、“三组单相三相引，三相单相尽量平”是指为了取得三相负载的对称，三组单相接户线应尽量由同一电杆上分别从U,V,W三相引下，且三组单相接户线的负载应尽量平衡。因此，只要把单相负荷用电户均衡地分配到三相上，就能实现三相平衡。但必须要注意，均衡分配用户不仅仅是形式上看来每相接单相负荷用户总数的三分之一，而是要把其中用电负荷、漏电情况在同一等级的用户也均衡地分配到三相上。例如，某村单相用户，其中用电水平一般户，负荷较小，日用电时间较短，线路质量较差；用电水平较高户，负荷较大，日用电时间较长，线路质量较好；地埋线户，泄露电流较大，则每相上应尽量接这三类用户的各三分之一。

2、“定期测量流平衡，五分之一得调整”是指定期测量三相接户线的负载，检查三相负载是否平衡。不平衡时，应及时进行调整。有关规程规定：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10％，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25％，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％。

3、“单相接户限长度，一百米内限五户”是指减少单相接户线的总长度，一般不超过100m，单相用电户数不超过5户，超过时，必须从三相四线制线路上引出，如距三相四线制线路较远，应重新架设三相四线制线路。

4、“单相用电电焊机，错开相别和台数”是指三相四线制线路上所带的电焊机，应根据电焊机台数，分别规定出所接电源的相别，并尽可能规划出其使用时间。5、低压三相四线制零线断开的危险口诀

三相负荷不平衡，就怕运行断了零。阻大压大电压变，家电群坏事故生。配变中点断了线，零线带电留隐患。为防配变中线断，加强维护增截面。

在三相四线制供电系统中，中性线是不允许断开的。如果中线一旦断开，这时线电压虽然仍对称，但各相不平衡负荷所承受的对称相电压则不再对称。通常，当单相用电设备（如照明及一般的家用电器）接入三相四线系统时，应尽量使各单相的负荷平衡分配于三相上。如果三相不平衡，系统中的中性点将发生电压偏移，为此，在三相四线系统中，必须接入中线，且使中性线阻抗很小，才能消除中性点位移。通过分析得出，如果中性线断开，各相负载承受的相电压将不再对称。有时能将某一相上的灯泡、电视机等全部烧坏。这首先烧坏的，往往是阻抗较大（也就是负荷较小）的那一相，因为它的电压会大大超过额定值。如果情况没有制止，剩下的两相中，阻抗较大的那一相，可能同样又遭到烧坏。这就是口诀所说的“阻大压大电压变，家电群坏事故生”。四、TN系统

ＴＮ系统——在此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。

TN系统根据中性导体和保护导体的组合情况，又分为以下三种型式： TN－S系统、TN－C系统、TN－C－S系统四、TN系统1、TN－C系统：变压器低压侧中性直接接地，整个系统的中性线（N）与保护线（PE）是合一的，系统内所有受电设备的外露可导电部分用保护线（PE）与保护中性线（PEN）相连接。

低压电力网TN-C接地方式及装置要求

●低压电网要接地，城镇电力TN-C。●配变中线接大地，电壳中线连一起。●电壳接线另有名，两个字母为PE。●中线重复来接地，进户都接更相宜。●为防中线出断裂，所有规定同TT。●漏电保护设末级，出线回路保护齐。2、为什么城镇和厂矿企业宜采用TN-C系统

一般来说，城镇和厂矿企业负荷集中，密度大，受季节影响轻，受电设备的利用小时高，且人口密集，生活用电水平高，安全问题不能掉以轻心，故应选用TN-C系统，因为这种系统有如下特点：（1）单、三相供电灵活。（2）能抑制电网内发生单相接地时相对地电压的升高。（3）由于受电设备的外露可导电部分采用了接保护中性线的措施，故人体的间接触电有充分的安全保证。（4）容易实施过电流保护和漏电末级保护。当然，如果城镇负荷密度不大、不集中，生活用电水平也较低，则可考虑采用TT系统较为经济。3、TN-C系统安装要求

（1）为了保证在故障时保护中性线的电位尽可能保持接近大地电位，保护中性线应均匀分配地重复接地，如果条件许可，宜在每一接户线、引线接线处接地。

（2）用户端应装设剩余电流末级保护。

（3）保护装置的特性和导线截面必须这样选择：当供电网内相线与保护中性线或外露可导电部分之间发生阻抗可忽略不计的故障时，则应在规定时间内自动切断电源。

（4）保护中性线的截面应当符合规定。即口诀“零线截面看相线，七零三五为界限；七零为铝三五铜，小于相等大一半”。（5）配电变压器低压侧及各出线回路，应装设过流保护，包括：短路保护和过负荷保护。

（6）保护中性线不得装设熔断器或单独的开关装置。3.2TN－S系统：整个系统的中性导体和保护导体是分开的TN-S系统适用评价3.3TN－C－S系统：系统中一部分线路的中性导体和保护导体是合一的TN-C-S系统适用评价家庭布线导线选择与安装要求

一、口诀住宅用电有规范，总闸漏保相串联。相线中线同时断，保护方式三种选。铜线不小十平方，分支不小二个半。空调、厨房、卫生间，插座各自布专线。暗线穿管PVC，明线PVC护板。总等电位相互连，局部电位卫生间。住宅用电的设计应符合下列基本要求：照明配电箱担负着向住宅内部供电与配电的任务，并具有过载保护和漏电保护功能。常见的户内照明配电箱由电源总闸、漏电保护器和保险器等三个功能单元组成。随着居民生活用电水平的提高和大容量用电设备（如空调器、电暖器等）的普及，一户装一组熔断器及开关已不适应用电的要求。因此，应把空调回路的照明回路分开，把大容量用电插座和照明回路分开，即采用放射式线路安装方式，

每一家庭住宅应设一小型配电箱，一般可采用嵌入式。配电箱宜做成两隔间，图7-1中左边部分的设备装在一小隔间内（也可单独将电能表统一装在户外的集表箱内），由电管部分负责管理并加锁，右边部分的设备装在另一小隔间，由用户自己操使用，即方便又安全。小康家庭住宅的供电方式采用单相三线制（照明回路两线制，即相线和中性线），即相线L、中性线N和保护接地线PE。接地线应引到室外良好的接地装置上，对楼房用户可集中装设接地装置，对平房用户一般每户设一接地装置，引入室内的保护接地线应采用绝缘电线，其截机铜线不应小于1.5mm2；铝线不应小于2.5mm2。2．住宅供电系统的设计，应满足下列基本安全要求：（1）应采用TT、TN-C或TN-S接地系统（2）电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线，导线应采铜导线，每套住宅进户线截面不应小于10mm²，分支回路截面不应小于2.5mm²。

(3)每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明，应分路设计；厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路。

(4)除空调电源插座外，其他电源插座电路应设置漏电保护装置。

(5)每套住宅应设置电源总断路器，并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。（6）采用接地故障