第八章 电力系统中性点接地方式

第八章 电力系统中性点接地方式

第一节 概述

·中性点接地方式：

电力系统中性点与大地间的电气连接方式。

·中性点接地方式类型：

①非有效接地系统或小接地电流系统：中性点不接地，经消弧线圈接地，经高阻抗接地的系统。X 0/X 1＞3，R 0/X 1＞1。

②有效接地系统或大接地电流系统：中性点直接接地，经低阻抗接地的系统。X 0/X 1≤3，R 0/X 1≤1。

X 0零序电抗， R 0零序电阻，X 1正序电抗。

第二节 中性点非有效接地系统

一、中性点不接地系统

设三相电源电压W V U U U U ∙∙∙、、对称，各相对地电压为W V U U U U ∙∙∙'''、、，中性点电压为∙

no U 。 1、正常运行时

中性点电压jd U U ph

no --=∙∙11ρ 式中，W

V U W V U C C C C C C ++++=∙ααρ2，)(3W V U C C C g d ++=ω。 （1）当架空线路经过完全换位时，各相导线的对地电容是相等的，这时∙ρ=0，∙no U =0，中性点O 对地没有电位偏移。

（2）当架空线路不换位或换位不完全时，各相对地电容不等，这时∙ρ≠0，∙no U ≠0，中性点O 对地存在电位偏移。

2、单相接地故障

①金属性接地

故障点零序电压∙∙∙=-=o U U U U )0(。

电容电流（接地电流）∙∙∙=-=o U C U C j U C j I ωω33，绝对值I C =3ωCU ph 。 （1）中性点对地电压∙

o U 与接地相的相电压大小相等，方向相反，并等于电网出现的零序电流。

（2）故障相的对地电压降为零；两健全相得对低电压为相电压的√3倍，其相位差为60º，而不是120º。

（3）三个相电压仍保持对称和大小不变，故对电力用户的继续工作没有影响。也是这种系统的主要优点。

（4）两健全相的电容电流相应地增大为正常时相对地电容电流的√3倍，分别超前相

应的相对地电压90º；流过接地点的单相接地电流I C 为正常时电容电流的3倍，相位超前中性点对地电压90º。

②经过渡电阻R k 接地

中型点对地电压U U U ∙∙∙=β)0( ；式中，k

CR j ωβ311+-

=∙

经U 相接地点的接地电流为)3(U C U C j I ∙∙∙=ωβ （1）中性点对地电压∙

o U 较故障相电压小，两者相位小于180º。 （2）故障相的对地电压将大于零小于相电压，健全相得对地电压则大于相电压而小于线电压。

（3）接地电流将较金属性接地时要小。

3、动作情况

中性点不接地系统，在发生单相接地时，只动作于信号而不动作于跳闸。

4、适用范围

①电压小于500V 的装置。

②3~10kV 的电力网，单相接地电流小于30A 时。

③20~63kV 的电力网，单相接地电流小于10A 时。

二、经消弧线圈接地系统

1、电弧

单相接地时所产生的接地电流将在故障处形成电弧。

①接地电流不大（＜5~10A ）时，电流过零值时电弧将自行熄灭。

②接地电流较大（＞30A ）时，形成稳定地电弧。

③接地电流＞5~10A ，＜30A 时，形成一种不稳定的间歇性电弧。

2、消弧线圈

作用：消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，使接地处电流变得很小或等于零，电弧自行细眉，故障随之消失，从而消除接地处的电弧及其产生的一切危害；还可以减少故障相电压的恢复速度，从而减少电弧重燃的可能性。

工作原理：通过改变自身的结构，改变线圈的电感、电流的大小，产生一个和接地电容电流∙C I 的大小相近、方向相反的电感电流∙L I ，从而对电容电流进行补偿。

3、正常运行

中性点对地电流jd

U U ph O --=∙∙νρ， 式中，d 为电网的阻尼率，ν为电网的脱谐度，增大ν可降低正常运行时中性点位移电压U O 。

4、单相金属性接地故障

总的接地电流L U j U C j I I o o L C ωω∙

∙∙∙-=+3，选择适当的ν，可使得I L 与I C 的数值相近或相等。

5、运行方式

①全补偿方式：I L=I C，这时，L=1/3ω²C，电网处于串联谐振状态。

②欠补偿方式：I L＜I C，这时，L＞1/3ω²C 。

③过补偿方式：I L＞I C，这时，L＜1/3ω²C 。

一般采用过补偿方式，原因：

⑴欠补偿方式在线路断开时可能靠近或变成全补偿方式，使中性点出现过电压；同时欠补偿电流（I C - I L）可能接近或等于零，不能使接地保护可靠动作。

⑵欠补偿电网在正常运行时，若三相得不对称度较大，可能出现数值较大的铁磁谐振过电压。

⑶在电网发展，对地电容增大时，容抗减少，采用过补偿方式，消弧线圈可应付一段时间。

⑷系统频率ω降低的机会较多，此时过补偿方式的脱谐度的绝对值|ν|增大，中性点位移电压减少。

6、适用范围

不符合中性点不接地要求的3~63kV的电网。

三、接地变压器

1、功能

为无中性点的电压级重构一个中性点，以便接入消弧线圈。

2、特点

⑴对三相平衡负荷呈高阻抗状态，对不平衡负荷呈低阻抗状态。

⑵在单相接地故障时，接地变压器的中性点电位升高到系统相电压。

⑶绕组相电压中无三次谐波分量。

第三节中性点有效接地系统

·中性点直接接地系统

1、作用

防止中性点电位变化及其电压升高。

2、单相金属性接地故障

①两个健全相的对地电压是正常时的相电压再加上一个分量∙∆U。

②单相接地短路电流较大。

③有效接地系统，X0/X1≤3：

⑴当X0/X1＞1，

∙

)1(

k

I只有三相短路电流

∙

)3(

k

I的60% 。

⑵当X0/X1=1，

∙

)1(

k

I等于三相短路电流

∙

)3(

k

I。

⑶当X0/X1＜1，

∙

)1(

k

I达三相短路电流

∙

)3(

k

I的1.5倍。

3、优点

在单相接地时非故障相的对地电压接近于相电压，从而使电网的绝缘水平和造价降低。

第四节中性点接地方式的选择

①220kV及以上电网：中想点直接接地或经低阻抗接地方式。

②110~154kV电网：主要是直接接地方式，或经电阻、电抗和消弧线圈接地方式。

③3~63kV电网：主要是经消弧线圈接地方式，或不接地，经低值、高值电阻接地方式。

④1000V以下电网：中性点接地或不接地方式。