中性点不接地系统运行方式电子教案

中性点不接地系统运
行方式
（一）中性点不接地的电力系统 1、正常运行
（1）电压情况：
如三相导线经过完善换位，各相对地电容相等，即：C 1＝C 2＝C 3＝C ，则Y 1＝Y 2＝Y 3＝Y 。

所以：
注意以上公式都是向量公式。

图1 正常运行时中性点不接地的电力系统
（a) 电路图； （b ） 相量图
可见正常运行中，电源中性点对地电压为零，即中性点对地电位相等。

各相对地电压为：
第1相：11,
1U U U U n •
•••=+=； 第2相: 22,
2U U U U n •
•
•
•=+=； 第3相：33,
3U U U U n •
•
•
•=+=；
结论：正常运行时，各向对地电压为相电压，中性点对地电压为零。

（2）电流情况：
33
21=++-=•
•••
U
U U U n Y
Y Y Y
U Y U
Y U U
n
3
2
1
3
3
2
2
1
1++++-=•
••
•
由于各相对地电压为电源各相的相电压。

所以电容电流大小I C1、I C2、I C3相等，相位差为1200。

它们之和仍为零I 3=I C1+I C2+I C3=0，所以没有电容电流流过大地。

当各相对地电容不等时， 不为零，发生中性点位移现象。

在中性点不接地
系统中，正常运行时中性点所产生的位移电压较小，可忽略。

2、发生单相接地故障时 （1）电压情况：
图2为第3相发生完全接地的情况，完全接地即是金属性接地，接地电阻很小，容易看出，这时中性点对地的电压：3U U n -=。

各相对地电压为：
第1相：
131
'
1
U
U U U n
•
•••=+=；
第2相:
23
2
'
2
U
U U U n
•
•
•
•=+=；
第3相：0'
3=•U ；
图2 生单相接地故障时的中性点不接地系统
结论：故障相对地电压为零，中性点对地电压为相电压，非故障相对地电压升高为线电压。

因此，这类系统设备的对地的绝缘要按线电压来考虑。

n U •
（2）电流情况：
由于输电线路和电机电器的导电部分对地存在分布电容，所以发生单相接地故障时，故障点存在接地电容电流。

如上图2（a ）所示，第3相发生完全接地（即金属性接地）时，三相电容电流不对称。

第3相电容
X C C CU I I ω=='2'1。

式中，ω-角频率，C-相对地电容，U X -相电压。

这时三相电容电流之和不在为零，大地有电流流过，第3相接地处的电流简称系统的接地电流（接地电容电流）3I •
为第1相和第2相对地电容电流之和，即：
)('
2
'
13
C C I
I I
•••
+
-=。

由图2（b ）的相量图可知，3I •
在相位上正好较第3相的相电压3U •
超前900。

而3I •
的量值，'
133C I I =
,其中
11'
1'13/3/C C C C I X U X U I ==
=，因此133C I I =，即系统
单相接地时接地电流（接地电容电流)是正常运行时每相对地电容电流的3倍。

3、单相接地电容电流的计算
由于线路对地电容C 难于准确确定，所以I C1和I 3也不好根据C 来准确计算，在工程中，通常采用下列经验公式来计算：
350
)
35(3cab oh N l l U I +=。

式中，3I 为中性点不接地系统的单相接地电容电流（A ），N U 系统的额定电压（KV ），oh l 为同一电压N U 的具有电气联系的架空线路总长度(Km)，cab l 为同一电压U N 的具有电气联系的电缆线路总长度（Km ）。

根据以上计算单相接地电容电流的公式可以分析得出:电缆下路的接地电容电流是同等长度架空线路的35倍左右，所以在城区变电站中，由于电缆线路的
日益增多，配电系统的单相接地电容电流值是相当可观的，有由于接地电流和正常时的相电压相差900，在接地电流过零时加在弧间隙两端的电压为最大值，造成故障点的电弧不易熄灭，常常形成熄灭和重燃交替的间隙性和稳定性电弧，间隙性弧光接地能导致危险的过电压，而稳定性弧光接地会发展成相间短路，危机电网的安全运行。

3、不完全接地的简单情况
当发生不完全接地时，即通过一定的电阻接地，接地相对地电压大于零而小于相电压，未接地相对地电压大于相电压而小于线电压。

中性点对地电压大于零而小于相电压，线电压仍保持不变，但此时接地电流要小一些。

4、中性点不接地系统的优缺点
中性点不接地系统优点，当中性点不接地的电力系统发生单相接地时，由图2（b）的相量图看出，系统的三个线电压不论其相位和量值都没有改变，因此系统中的所有设备仍可照常运行，相对地提高了供电的可靠性。

但是这种状态不能长此下去，以免在另一相又接地形成两相接地短路，这将产生很大的短路电流，可能损坏线路和设备。

因此这种中性点不接地系统必须装设单相接地保护或装设绝缘监视装置。

当系统发生单相接地故障时，发出警报信号或指示，以提醒运行值班人员注意，及时采取措施，查找和消除接地故障；如有备用线路，则可将重要负荷转移到备用线路上去。

当发生单相接地故障危机人身和设备安全时，单相接地保护应动作于跳闸。

中性点不接地系统缺点在于因其中性点是绝缘的，电网对地电容中储存的能量没有释放通路。

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灭，在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。

由于对地电容中的能量不能释放，造成电压升高，从而产生弧光接地过电压或谐振过电压，其值可达很高的倍数，对设备绝缘造成威胁。

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，容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。

所以必须设专
(2.5～3)U
X
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。

5、适用范围
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，电弧不能自行熄灭；在20～60kV的电力网中，间歇电弧所引起的过电压，数值更大，对于设备绝缘更为危险，而且由于电压较高，电弧更难自行熄灭，在这些电网中，一相接地时的电容电流不允许大于10A；与发电机有直接电气联系的3~20KV的电力网中，如果要求发电机带单相接地运行时，则一相接地电容电流不允许大于5A。

当不满足上述条件时，常采用中性点经消弧线圈接地或直接接地的运行方式。