电力系统中性点的运行方式1

电力系统中性点的运行方式
引言
一、基本概念
1、中性点：在星形连接的三相电路中，其三个线圈(或绕组)连在一起的一点称为中性点。

由中性点引出的导线称为中性线。

2、电力系统中性点：电力系统的中性点是指发电机或变压器绕组的星形连接点，其对地电位在电力系统正常运行时为零或接近于零。

电力系统中性点接地是一种工作接地，保证电力设备和整个电力系统在正常及故障状态下具有适当的运行条件。

3、三相交流配电网中性点与大地间电气连接的方式，称为电网中性点接地方式，也可称为电网中性点运行方式。

4、分类：目前我国常见的中性点运行方式(即中性点接地方式)可分为中性点非有效接地和有效接地两大类.
（1）、中性点非有效接地包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高电阻接地的系统，当发生单相接地时，接地电流被限制到较小数值，故又称为小接地电流系统；
（2）、中性点有效接地包括中性点直接接地和中性点经小阻抗接地的系统，因发生单相接地时接地电流很大，故又称为大接地电流系统。

5、中性点运行方式的影响：
电力系统中性点接地方式是一个重要的综合问题，它不仅涉及电网本身的安全性、可靠性、过电压绝缘水平的选择，而且对通讯干扰、人身安全、继电保护装置的配置、电力系统的运行稳定、故障分析等有重要影响。

一、中性点不接地系统
中性点不接地的系统供电可靠性较高，在这种系统中发生一相接地故障时，不构成短路回路，接地相电流不大，不必切除地相；但这时非接地相的对地电压升高为相电压的3倍，因此，对绝缘水平要求高。

1、正常运行情况
（1）、电力系统正常运行时，一般认为三相系统是对称的，三相电源的相电压分别为Uu 、Uv 、Uw ，中性点的电位.
U N 为
零。

相对地电压分别为:
u u ud U n U U U ∙∙∙∙=+=v v vd U n U U U ∙
∙∙∙=+=w
w wd U n U U U ∙∙∙∙=+=
（2）、三相导体之间的电容较小，忽略不计；
各相对地电容相等，C u = C v = C w =C ，对称电压的作用下，各相对地电容电流
cw cv cu I I ∙
∙∙、、I 大小相等。

相位差为120°，如上图c 所示。

0=++∙∙∙cw cv cu I I I
各相对地电容电流的相量和为零，对地电流为零，所以大地中没有电容电流过。

（3）、各相电流为各相负荷电流与相应的对地电容电流的相量和，如图（b ）所示，图中仅画出U 相的情况。

备注：实际上，由于架空线路的导线排列不对称换位不完全等原因，各相对地电容是不完全相等的；此外，负荷也不会绝对平衡，中性点的电位可能不为零，会产生中性点对地电位偏移的现象，但位移电压较小，可以忽略不计。

Cu
Lu I I ∙∙∙+=u I
2、单相接地故障
当某一相导线与地之间的绝缘受到破坏，称为单相接地故障，若接地处的电阻近似于零，称为完全接地或金属接地，否则为不完全接地。

在中性点不接地三相系统中，当由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时，情况将发生明显变化。

如图所示，w 相k 点发生完全接地情况。

这时故障相对地电压
当W 相完全接地时，故障相的对地电压为零，即：
N U .=-W .U
0 = ∙
w
U w wk n
U U U ∙ ∙ ∙ '
+ = '
上式表明，当W 相完全接地时，中性点对地电压不再为零，而上升到相电压，且与接地相的电源电压相反。

于是非故障相U 相和V 相的对地电压：
当W 相完全接地时，由相量图可见，U 相和V 相之间夹角为60°，非故障两相的对地电压数值升高到3倍，即变为线电压；三相系统的线电压大小不变，相位差仍和正常运行一样，不影响电压电力用户的工作。

由于u 、v 两相对地电压较接地前升高了3倍，则相对地电容电流也相应增大了3倍；而w 相已接地，该相对地电容电流为零，这时三相对地电容电流之和不再为零，大地中有电流流过，并通过接地点成为回路，如图所示，则w 相接地处的电容电流（即接地电流）为： ∵正常运行时各相导线对地的电容相等，设为C ，则正常运行时各相对地电容电流的有效值也相等，且
I u c .= I v c .= I w c .=wcU x
单相接地故障时，未接地U 、V 相的对地电容电流有效值为 I ，u c .= I ，v c .=3wcU x
W 相接地时，该相对地电容被短接，W 相对地电容电流为零。

此时三相对地电容电流之和不再为零，大地中有电流流过，并通过接w v v vk U U n U U U ∙
∙∙∙∙-='+='
地点成为回路，则W 相接地处的电流，简称为接地电流，用 表示。

c I .=3V .c I =3wcU xg
可见，单相接地故障时的接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。

接地电流Ic 的值与网络的电压、频率和对地电容有关，而对地电容又与线路的结构（电缆或架空线）、布臵方式和长度有有关。

实用计算中按下式计算：
对架空线路：I c =350L
U e （A ）
对电缆线路：I c =10L
U e （A ）
U 是网络的线电压
I 是接地电流
L 是与电压为U 具有电联系的所有线路的总长度，km
∙∙+-=)
I I ''.cv cu c I
（c I .
二、中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响：
∙单相接地时，在接地处有接地电流流过，会引起电弧，此电弧的强弱与接地电流的大小成正比。

∙当接地电流不大时，交流电流过零时电弧将自行熄灭，接地故障随之消失，电网即可恢复正常运行；
∙当接地电流超过一定值时，将会产生稳定的电弧，形成持续的电弧接地，高温的电弧可能损坏设备，甚至可能导致相间短路，尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险；
∙接地电流小于30A而大于5～10A时，有可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧，将引起过电压，其幅值可达2.5～3倍的相电压，这个过电压对于正常电气绝缘来说应能承受，但当绝缘存在薄弱点时，可能发生击穿而造成短路，危及整个电网的安全。

三、中性点不接地系统适用范围
（1）、中性点不接地系统的主要优点：
中性点不接地系统中，发生单相接地故障时，由于线电压保持不变，三相系统平衡没有破坏，电力用户可以继续运行，因而供电可靠性高。

（2）对绝缘水平的影响：
在中性点不接地系统中，线路和电气设备的对地绝缘水平都是按
3
线电压设计的，虽然非故障相对地电压升高到倍，对设备的绝缘并不危险，但是，长期带接地故障运行可能引起非故障相绝缘薄弱处损坏，继而发展成为相间故障。

所以中性点不接地系统中，一般都装有绝缘监察装臵或继电保护装臵，，当发生单相接地故障时，发生接地故障信号，是值班人员尽快采取行动，查找故障点并消除故障。

一般规定单相接地故障时继续运行的时间不得超过2h。

（3）、适用范围：
据统计，电力网中单相接地故障约占全部短路故障的70％，特别是35kV 及以下的电力网，由于单相接地电流不大，一般接地电流能自动熄灭，所以这种电力网采用中性点不接地方式最为合适。

但当接地电流较大（大于30A ）时，将产生稳定的电弧，形成持续性的弧光接地，电弧大小与接地电流成正比，强烈的电弧将会损坏设备，甚至导致相间短路；
但当接地电流小于30A 时而大于5安时，有可能产生间歇性电弧，出现间歇性过电压，其幅值可达2.5~3倍相电压，足以危及整个网络的绝缘。

故对整个电力网的绝缘水平要求高，对电压等级较高的电力网，其绝缘方面的投资大大增加。

所以中性点不接地系统的适用范围为：
（1）、电压在500V 以下的三相三线制电路中
（2）、3~10KV 系统当接地电流A I C 30≤时
（3）、20~60KV 系统当接地电流A I c 10≤时
（4）、与发电机有直接电气联系的3~20KV 系统，如要求发电机带内部单相接地故障运行，当接地电流 如不能满足上述以上条件，通常采用中性点经消弧线圈接地方式或中性点直接接地方式。

A
I C 5≤。