电力系统的中性点运行方式

第一章

概论01040203建筑供配电的意义、要求及课程任务建筑供配电系统及其电源与负荷电力系统的电压电力系统的中性点运行方式主要内容第三、四节1.我国三相交流电网和电气设备的额定电压（如何不同？）2.电压偏差和电压调整3.低压配电系统的接地制式：TN、TT、IT4.电力系统的中性运行方式1.额定电压（为什么不同？）2.低压配电系统的接地制式重点难点电力系统的中性点运行方式

一、概述我国电力系统中电源（含发电机和电力变压器）的中性点通常有三种运行方式：一种是中性点不接地；一种是中性点经阻抗接地；再有一种是中性点直接接地。前两种称为小接地电流系统，后一种称为大接地电流系统。04我国3～66kV的电力系统，大多数采用中性点不接地的运行方式。第四节电力系统的中性点运行方式CEI按照IEC（国际电工委员会）规定，低压配电系统接地制式一般由两个字母组成(必要时可加后续字母)。第一个字母表示电源中性点与地的关系（T表示直接接地，I表示非直接接地）第二个字母表示设备的外露可导电部分与地的关系（T表示独立于电源接地点的直接接地，N表示直接与电源系统接地点或与该点引出的导体相联结）后续字母表示中性线（N线）与保护线（PE线）之间的关系（C表示合并为PEN线，S表示分开）。第四节电力系统的中性点运行方式

TN系统和TT系统都是中性点直接接地系统，且都引出有中性线（N线），因此也称为“三相四线制系统”。但TN系统中的设备外露可导电部分采取与公共的保护线（PE线）或保护中性线（PEN线）相连接的保护方式，如图1-10所示；因此，低压配电系统，按保护接地的型式。123

TN系统TT系统IT系统图1-10低压配电的TN系统a)TN-C系统b)TN-S系统c)TN-C-S系统而TT系统中的设备外露可导电部分则采取经各自的PE线直接接地的保护方式，如图1-11所示。IT系统的中性点不接地或经阻抗（约1000Ω）接地，且通常不引出中性线，因此它一般为三相三线制系统，其中设备的外露可导电部分，与TT系统一样，也是经各自的PE线直接接地，如图1-12所示。图1-11低压配电的TT系统图1-11低压配电的IT系统第四节电力系统的中性点运行方式第四节电力系统的中性点运行方式各个国家和地区可能采用不同的低压配电系统保护接地型式，甚至同一地区也采用不同的形式。按照IEC标准，配电系统有两种分类法：一是按上述接地系统分类，分为以下等系统：

ITTTTN由于传统习惯的影响，我国有些电气人员经常将TN-S系统中三相的称为三相五线制系统，单相的称为单相三线制系统，严格地讲这些称呼都是不规范的。按照IEC标准，带电导体是指正常工作时带电的导体，相线（L线）和中性线（N线）是带电导体，保护接地线（PE线）不是带电导体。带电导体系统按带电导体的相数和根数分类，在根数中都不计PE线。按IEC规定，交流的带电导体系统有：第四节电力系统的中性点运行方式另一是按带电导体分类：第四节电力系统的中性点运行方式010203060504单相两线系统单相三线系统两相三线系统两相五线系统三相三线系统三相四线系统（注意：不论有无PE线都被称作三相四线系统）电力系统中电源中性点的不同运行方式，对电力系统的运行特别是在发生单相接地故障时有明显的影响，而且还影响到电力系统二次侧的保护装置及监察测量系统的选择与运行，因此有必要予以研究。总之，按按系统接地形式分类与系统带电导体形式分类，这是两种不同性质的分类方法，不能混为一谈。第四节电力系统的中性点运行方式图1-13正常运行时的中性点不接地的电力系统二、中性点不接地的电力系统a)电路图b)相量图图1-13是中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图和相量图。三相交流系统的相间及相与地间都存在着分布电容。这里只考虑相与地间的分布电容，而且用集中电容C来表示，如图1-13a所示。第四节电力系统的中性点运行方式图1-14单相接地时的中性点不接地的电力系统a)电路图b)相量图如图1-14b所示，由此可见，C相接地时，完好的A、B两相对地电压由原来的相电压高到了线电压，即升高为原对地电压的倍C相接地时，系统的接地电流（电容电流）

应为A、B两相对地电容电流之和。由于一般习惯将从相线到地的电流方向规定为电流正方向，因此而由图1-14b的相量图可知，

在相位上正好较C相电压超90º。再分析

的量值。第四节电力系统的中性点运行方式由于线路对地的分布电容C不便计算，因此

和

也不便根据C来确定。工程上一般采用经验公式计算其单相接地电容电流。此经验公式的数值方程为第四节电力系统的中性点运行方式ICUNlohlcab式中系统的单相接地电容电流（单位为A）系统的额定电压（单位为kV）同一电压UN的具有电联系的架空线路总长度（单位为km）同一电压UN的具有电联系的电缆线路总长度（单位为km）第四节电力系统的中性点运行方式因此我国有关规程规定：中性点不接地的电力系统发生单相接地故障时，可允许暂时继续运行2小时。但必须同时通过系统中装设的单相接地保护或绝缘监察装置发出报警信号或提示，以提醒运行值班人员注意，采取措施，查找和消除接地故障；如有备用线路，则可将负荷转移到备用线路上去。在经过2小时后，如接地故障尚未消除，则应切除故障线路，以防故障扩大。必须指出：当中性点不接地的电力系统中发生一相接地时，由图1-16b相量图可以看出，系统的三个线电压无论相位和量值均未发生变化，因此系统中的所有设备仍可照常运行。但是如果另一相又发生接地故障，则形成两相接地短路，将产生很大的短路电流，损坏线路及其设备。第四节电力系统的中性点运行方式三、中性点经消弧线圈接地的电力系统图1-15为中性点经消弧线圈接地的电力系统在单相接地时的电路图和相量图。在上述中性点不接地的电力系统中，如果接地电容电流较大，将在接地点产生断续电弧，这就可能使线路发生电压谐振现象。由于线路既有电阻、电感，又有电容，因此发生一相弧光接地时，就可能形成一个R－L－C的串联谐振电路，从而可使线路上出现危险的过电压（可达线路相电压2.5～3倍），有可能使线路上绝缘薄弱地点的绝缘击穿。为了消除单相接地时接地点出现间歇性电弧，因此，按规定，在单相接地电容电流大于一定值（如前面“概述”中所说）时，系统中性点必须采取经消弧线圈接地的运行方式。图1-15单相接地时的中性点经消弧线圈接地的电力系统a）电路图b）相量图第四节电力系统的中性点运行方式当系统发生单相接地时，通过接地点的电流为接地电容电流İc与流过消弧线圈的电感电流İL之和（消弧线圈可看作一个电感L）。由于İc比Ừc超前90°，而İL比Ừc滞后90°,因此İL与İc在接地点相互补偿。如果接地点电流补偿到小于最小生弧电流时，接地点就不会产生电弧，从而也不会出现上述的电压谐振现象了。

在中性点经消弧线圈接地的系统中，与中性点不接地的系统一样，在发生单相接地故障时，三个线电压不变，因此可允许暂时继续运行2小时；但必须发出指示信号，以便采取措施，查找和消除故障，或将故障线路的负荷转移到备用线路上去。而且这种系统，在一相接地时，另两相对地电压也要升高到线电压，即升高为原对地电压的倍。四、中性点直接接地的电力系统第四节电力系统的中性点运行方式图1-16为中性点直接接地的电力系统在单相接地时的情形。这种系统发生单相接地，就造成单相短路(用符号k（1）表示)，其单相短路电流Ik（1）比线路的正常负荷电流要大许多倍，通常要使线路上的断路器（开关）自动跳闸或者使熔断器熔断，将短路故障部分切除，恢复其他无故障部分的系统正常运行。图1-16单相接地时的中性点直接接地的电力系统第四节电力系统的中性点运行方式至于低压配电系统，TN系统和TT系统均采取中性点直接接地的方式，而且引出有中性线（N线）或保护中性线（PEN线），这除了便于接用单相负荷外，还考虑到安全保护的要求，一旦发生单相接地故障，即形成单相短路，快速切除故障，有利于保障人身安全，防止触电。中性点直接接地的系统在发生一相接地时，其他两相对地电压不会升高，因此这种系统中的供用电设备的相绝缘只需按相电压考虑，而不必按线电压考虑。这对110kV以上的超高压系统，是很有经济技术价值的，因为高压电器特别是超高压电器的绝缘问题，是影响其设计和制造的关键问题。绝缘要求的降低，实际上就降低了高压电器的造价，同时改善了高压电器的工作环境，所以我国规定110kV以上的电力系统中性点均采用直接接地的运行方式。第四节电力系统的中性点运行方式五、中性点经低电阻接地的电力系统随着10kV中压配电系统不断扩大，特别是大城市中大量采用电缆，致使接地电容电流增大（由公式1-3可知，同样长度的电缆引起的电容电流比架空线大得多）。当发生接地故障时，电弧不能自行熄灭；间歇性电弧或谐振引起的过电压，损坏配电设备和线路，从而导致中断供电。为了解决上述问题，我国一些大城市的10kV系统采用了中性点经低电阻接地的方式。第四节电力系统的中性点运行方式因此，电力系统的中性点运行方式，应依据国家的有关规定，并根据实际情况而确定。电力系统的中性点运行方式，是