电力系统中性点运行方式

1、项目一项目一 认识电力系统认识电力系统 任务八 电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式电力系统中性点定义： 电力系统的中性点实际上是指电力系统中发电机、 变压器的中性点，其接地或不接地是一个综合性的问题。中性点接地方式与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，对于电力系统的运行，特别是对发生故障后的系统运行有多方面的影响，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。中性点运行方式分类： 电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地、经过消弧线圈或高阻抗

2、接地，称为小接地电流系统。其中采用最广泛的是中性点不接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。 中性点不接地系统，即中性点对地绝缘。这种接地方式结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资经济。适用于10kV架空线路为主的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地系统优点在于发生单相接地故障时，由于接地电流很小，若是瞬时故障，一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大，不会破坏系统的对称性，接在相间电压上的电气设备的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行。但是这种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设

3、备。根据规定，系统发生单相接地故障后可允许继续运行不超过两小时，从而获得排除故障时间，相对地提高了供电的可靠性。 中性点不接地系统运行 中性点不接地方式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(2.53)UX，容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。所以

4、必须设专门的监察装置，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。 在电压为310kV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2060kV电压级的电力网中，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。因此，在这些电网中，规定一相接地电流不得大于10A。中性点不接地系统运行u 中性点经消弧线圈接地系统，是将中性点通过一个电感消弧线圈接地。消弧线圈主要由带有气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成,它们被放在充满变压器油的油箱内，绕组的电阻很小，电抗很大。消弧线圈的电感，可用改变接入绕组的匝数加以调节，显

5、然，在正常的运行状态下，由于系统中性点的电压为三相不对称电压，数值很小，所以通过消弧线圈的电流也很小。 中性点经消弧线圈接地系统u 发生单相接地时,按规定可带单相接地故障运行2小时,对于中压电网,因接地电流得到补偿,单相接地故障并不发展为相间故障,因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性,大大的高于中性点经小电阻接地方式。在中性点经消弧线圈接地的系统中，一相接地和中性点不接地系统一样，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至倍，三相线电压仍然保持对称和大小不变，所以也允许暂时运行，但不得超过两小时。在中性点消弧线圈接地的系统中，各相对绝缘和中性点不接地系统一样，也必须按线电压设计。u 系统正

6、常运行时，由于三相电压、电流对称，中性点对地电位为0，消弧线圈上电压为0，消弧线圈中没有电流流过。当系统发生单相接地时，消弧线圈处在相电压之下，通过接地处的电流是接地电容电流IC和线圈电感电流IL的相量和，如图3所示。由于IC超前UC90，而IL滞后UC90，IC与IL相位相反，在接地点相互补偿。只要消弧线圈电感量选取合适，就会使接地电流减小到小于发生电弧的最小生弧电流，电弧就不会产生，也就不会产生间歇过电压。中性点经消弧线圈接地系统（a）电路图（b）相量图 一相接地时的中性点经消弧线圈接地系统u 根据消弧线圈中电感电流对接地电容电流的补偿程度不同，可以分为全补偿，欠补偿和过补偿三种补偿方式。

7、u 全补偿：当IL=IC（L=1/3C）时，接地点的电流为O，确实能很好的避免电弧的产生,这种补偿称全补偿。从补偿观点来看，全补偿应该是最好的，但实际上不采用这种方式。因为系统正常运行时，各相对地电压不完全对称，中性点对地之间有一定电压，此电压可能引起串联谐振，在线路中会产生很高的电压降，造成电网中性点对地电压严重升高，这样可能会损坏设备和电网的绝缘，因此这种补偿方式并不是最好的补偿方式。u 欠补偿：当ILIC，即感抗大于容抗时，接地点的电流没有被消除，尚有未补偿的电容电流，这种补偿称欠补偿。这种补偿方式也很少采用。因为在欠补偿运行时，如果切除部分线路（对地电容减小，容抗增大IC减小），或系统

8、频率降低（感抗减小IL增大，容抗增大IC减小），都有可能使系统变为全补偿，出现电压串联谐振过电压，因此这种补偿方式也不好。u 过补偿：当IL C即感抗小于容抗时，接地点出现多余的电感电流，这种补偿称过补偿。采用这种补偿方式，不会出现串联谐振情况，因此得到广泛应用。因为ILIC，消弧线圈留有一定的裕度，也有利于将来电网发展。采用过补偿，补偿后的残余电流一般不超过510A。运行实践也证明，不同电压等级的电网，只要残余电流不超过允许值（6kV电网，残余电流30A；10kV电网，残余电流20A；35kV电网，残余电流10A）接地电弧就会自动熄灭。3u 然而，中性点经消弧线圈接地的电力系统与中性点不接地

9、的电力系统一样，发生单相短路时，非故障相的对地电压要升高为原相电压的 倍，即成为线电压。总之，当电网发生单相接地故障时，由于消弧线圈的存在使得流过中性点的电流为感性，对接地电容电流进行了补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧的范围。同时，当电流过零而电弧熄火后，消弧线圈也减少了故障相电压的恢复速度，从而减小了电弧重燃的可能。3u 在电力系统中采用中性点直接接地方式，就是把中性点直接和大地相接，这种方式可以防止中性点不接地系统中单相接地时产生的间歇电弧过电压，中性点直接接地系统又称为大电流接地系统。 中性点直接接地系统u 中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接

10、地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值最大，应立即使继电保护动作，将故障部分切除，因而使用户的供电中断。运行经验表明，在1kV以上的电网中，大多数的一相接地故障，尤其是架空送电线路的一相接地故障，大都具有瞬时的性质，在故障部分切除以后，接地处的绝缘可能迅速恢复，而送电线可以立即恢复工作。目前在中性点直接接地的电网内，为了提高供电可靠性，均装设自动重合闸装置，在系统一相接地线路切除后，立即自动重合，再试送一次，如为瞬时故障，送电即可恢复。中性点直接接地运行方式中性点直接接地运行方式 中性点直接接地系统中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生一相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，一相接地短路电流的数值很大， 因而立即使继电保护动作，将故障部分切除，如图4所示。图4 一相接地时的中性点直接接地系统u 中性点经消弧线圈接地的系统中，单相接地和中性点不接地系统一样，故障相对地电压为零，非故障相对地电压升高至 倍，三相线电压仍然保持对称和大小不变，所以也允许暂时运行，但不得超过两小时，消弧线圈的作用对瞬时性接地系统故障尤为重要，因为它使接地处的电流大大减小，电弧可能自动熄灭