第八章 电力系统中性点接地方式

1、第八章第八章 电力系统中性点接地方式电力系统中性点接地方式第一节第一节 概述概述 第二节第二节 中性点非有效接地系统中性点非有效接地系统 第三节第三节 中性点有效接地系统中性点有效接地系统 第四节第四节 各种接地方式的比较与适用范围各种接地方式的比较与适用范围 第五节发电机中性点接地方式第五节发电机中性点接地方式 电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统中性点。电力系统中性点与大地间的电气点，称为电力系统中性点。电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称为电力系统中性点接地方式。我国电力系统广连接方式，称为电力系统中性点接地

2、方式。我国电力系统广泛采用的中性点接地方式主要有三种，即：不接地，经消弧泛采用的中性点接地方式主要有三种，即：不接地，经消弧线圈接地和直接接地。线圈接地和直接接地。 根据主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归根据主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归纳为两大类：纳为两大类： （1 1）非有效接地系统或小接地电流系统。包括中性点不）非有效接地系统或小接地电流系统。包括中性点不接地，经消弧线圈接地及经高阻抗接地的系统。通常这类系接地，经消弧线圈接地及经高阻抗接地的系统。通常这类系统有统有X X0 0/ X/ X1 133，R R0 0/ X/ X1 111。当发生一相接地故障时，接地电

3、流当发生一相接地故障时，接地电流被限制到较小数值，非故障相的对地稳态电压可能达到线电被限制到较小数值，非故障相的对地稳态电压可能达到线电压。压。第一节第一节 概述概述 （2 2）有效接地系统或大接地电流系统。包括中性点直接）有效接地系统或大接地电流系统。包括中性点直接接地及经低阻抗接地的系统。通常这类系统有接地及经低阻抗接地的系统。通常这类系统有X X0 0/ X/ X1 133，R R0 0/ / X X1 111。当发生一相接地故障时，接地电流有较大数值，非故当发生一相接地故障时，接地电流有较大数值，非故障相的对地稳态电压不超过线电压的障相的对地稳态电压不超过线电压的80%80%。电力系统

4、的中性点接地方式是一个涉及到多方面的综合电力系统的中性点接地方式是一个涉及到多方面的综合性技术问题。性技术问题。 第二节第二节 中性点非有效接地系统中性点非有效接地系统 中性点非有效接地主要有不接地和经消弧线圈接地两种。中性点非有效接地主要有不接地和经消弧线圈接地两种。一、中性点不接地系统一、中性点不接地系统 中性点不接地又叫做中性点绝缘。在这种系统中，中性点中性点不接地又叫做中性点绝缘。在这种系统中，中性点对地的电位是不固定的，在不同的情况下，它可能具有不同的对地的电位是不固定的，在不同的情况下，它可能具有不同的数值。中性点对地的电位偏移称为中性点位移。中性点位移的数值。中性点对地的电位偏移

5、称为中性点位移。中性点位移的程度，对系统绝缘的运行条件来说是至为重要的。程度，对系统绝缘的运行条件来说是至为重要的。 (a) (b)图图8-1 中性点不接地系统的正常运行状态中性点不接地系统的正常运行状态 1. 1.中性点不接地系统的正常运行中性点不接地系统的正常运行 图图8-18-1（a a）为一中性点不接地系统正常运行的示意图。为一中性点不接地系统正常运行的示意图。中性点不接地系统正常运行时，中性点所具有的对地电位，中性点不接地系统正常运行时，中性点所具有的对地电位，称为不对称电压，用称为不对称电压，用 表示。表示。 各相对地电流的相量和应为零，即各相对地电流的相量和应为零，即 ()()(

6、)0CUCVCWUnoUVnoVWnoWIIIUUYUUYUUY（8-1）noUUUVVWWnoUVWU YU YU YUYYY （8-2） 由式（由式（8-1）可得）可得 取取 为参考量，即为参考量，即UUUUphUUU2VphUa UWphUaU（8-3）OWVUOCUCVCWgUgVgWWUVUUUnoUCWICVICUIWUVUUUnoU 、 、 大致相同，均用大致相同，均用 表示。将式（表示。将式（8-38-3）代入式（）代入式（8-8-2 2），得），得11nophUUjd （8-4） （8-5）, （8-6）WVUWVUCCCCCC2)(3WVUCCCgdVgWggUg 近似地代

7、表中性点不接地系统正常运行时不对称电压近似地代表中性点不接地系统正常运行时不对称电压 与相电压与相电压 的比值（因的比值（因 1），称为系统的不对称度。将），称为系统的不对称度。将 和和 的复数值代入式（的复数值代入式（8-5）可求得）可求得phnoWVUUWWWVVVUUUUCCCCCCCCCCCC)()()( （8-7） noUphUda2a 代表系统的泄漏电导与电容电纳的比值，称为系统的阻代表系统的泄漏电导与电容电纳的比值，称为系统的阻尼率。尼率。d 由式（由式（8-48-4）、（）、（8-58-5）可见：不对称电压）可见：不对称电压 的产生，的产生，主要是由于导线的不对称排列而使各相对

8、地电容不相等的故主要是由于导线的不对称排列而使各相对地电容不相等的故缘。缘。 1 1）当架空线路经过完全换位时，各相导线的对地电容是）当架空线路经过完全换位时，各相导线的对地电容是相等，这时中性点相等，这时中性点O O对地没有电位偏移，或说中性点与地电位对地没有电位偏移，或说中性点与地电位相同，各相对地电压等于该相电源电压，电压相量图如图相同，各相对地电压等于该相电源电压，电压相量图如图8-18-1（b b）中的虚线所示。中的虚线所示。 电缆线路与上下述情况相同，即其不对称度为零。电缆线路与上下述情况相同，即其不对称度为零。 2 2）当架空线路不换位或换位不完全时，各相导线的对）当架空线路不换

9、位或换位不完全时，各相导线的对地电容不等，地电容不等， 这时中性点这时中性点O O对地存在电位偏移，或说中性点对地存在电位偏移，或说中性点与地电位不同，电源电压三角形由图与地电位不同，电源电压三角形由图8-18-1（b b）中的虚线位置中的虚线位置移到了实线位置，各相对地电压（点划线）不再对称。移到了实线位置，各相对地电压（点划线）不再对称。 noU 2. 2.中性点不接地系统的单相接地故障中性点不接地系统的单相接地故障 当系统由于绝缘损坏而发生单相接地故障时，情况将发生当系统由于绝缘损坏而发生单相接地故障时，情况将发生明显变化。明显变化。 （1 1）金属性接地（接地电阻为零）。图）金属性接地

10、（接地电阻为零）。图8-28-2（a a）表示系统表示系统在在U U相相K K点发生金属性接地时的情况，并忽略泄漏电导。设中点发生金属性接地时的情况，并忽略泄漏电导。设中性点的位移电压为性点的位移电压为 ，这时，这时 图图8-2 8-2 中性点不接地系统中性点不接地系统U U相金属性接地相金属性接地0OUUUUUUOUU（8-98-9） （8-88-8） 即即 OUV V、W W相的对地电压相应为相的对地电压相应为 15015033jUOWWjUOVVeUUUUeUUUU (8-10)(8-10) WVUOQFCUCVCWOICWICVICKWUVUUUOUOUCWICWICVICVICICI

11、WUVUUUWUVU (a)(a) (b)(b)）150150)0(330(31)(31jUjUWVUeUeUUUUUOUUU (8-11) V、W相的电容电流分别为相的电容电流分别为 603jUVVVCVeUCjXUI1203jUWWWCWeUCjXUI（8-13） （8-12） CWCVCIIIOUUCjUCj33（8-14）phCCUI3 为三相对地电容的平均值。电压、电流相量关系如为三相对地电容的平均值。电压、电流相量关系如图图8-2（b）所示所示 。C而而 故障点的零序电压故障点的零序电压 为为 )0(U其其绝对值为：绝对值为： 由以上分析可知，当中性点不接地系统发生单相金属性接由以

12、上分析可知，当中性点不接地系统发生单相金属性接地时：地时： 1 1）中性点对地电压）中性点对地电压 与接地相的相电压大小相等、方向与接地相的相电压大小相等、方向相反，并等于电网中出现的零序电压。相反，并等于电网中出现的零序电压。 2 2）故障相的对地电压降为零；两健全相的对地电压升高）故障相的对地电压降为零；两健全相的对地电压升高为相电压的为相电压的 倍，即升高到线电压，其相位差不再是倍，即升高到线电压，其相位差不再是120120，而是而是6060。三个线电压仍保持对称和大小不变，故对电力用。三个线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，这是这种系统的主要优点。但各种户的继续

13、工作没有影响，这是这种系统的主要优点。但各种设备的绝缘水平应按线电压来设计。设备的绝缘水平应按线电压来设计。 3 3）两健全相的电容电流相应地增大为正常时相对地电容）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电流的 倍，分别超前相应的相对地电压倍，分别超前相应的相对地电压9090；而流过接地；而流过接地点的单相接地电流点的单相接地电流 为正常时相对地电容电流的为正常时相对地电容电流的3 3倍，并超倍，并超前前 9090。OUOU33CI （2 2）经过渡电阻）经过渡电阻 接地。仍忽略绝缘泄漏电导，并接地。仍忽略绝缘泄漏电导，并设设 。当。当U U相接地时，线路各相对地导纳相接地时，线

14、路各相对地导纳为：为： ， 。这时。这时 CCCCWVUCjRYkU1CjYYWVUWVUWWVVUUOUYYYYUYUYUUkCRj311 表示系统单相接地时中性点位移电压表示系统单相接地时中性点位移电压 与相电压与相电压 的比值，称为接地系数。当的比值，称为接地系数。当 时，时， ，即上述金属，即上述金属性接地情况；当性接地情况；当 为有限数值时，为有限数值时， 。kROUphU0kR11kR)3(UCUCjI 经过经过U U相接地点的接地电流为：相接地点的接地电流为： （8-18） （8-17） （8-16） 可见，当发生经过一定的过渡电阻可见，当发生经过一定的过渡电阻 单相接地时，中性

15、点单相接地时，中性点对地电压对地电压 较故障相的相电压小，两者相位差小于较故障相的相电压小，两者相位差小于180，所，所以，故障相的对地电压将大于零而小于相电压，而健全相的对以，故障相的对地电压将大于零而小于相电压，而健全相的对地电压则大于相电压而小于线电压，这时接地电流将较金属性地电压则大于相电压而小于线电压，这时接地电流将较金属性接地时要小。接地时要小。 单相接地时，接地电流单相接地时，接地电流 的大小与网络的电压、频率和相的大小与网络的电压、频率和相对地电容对地电容 C 的大小有关，而电容的大小有关，而电容 C 的大小则与电力网的结构、的大小则与电力网的结构、布置方式、相间距离、导线对地

16、高度、杆塔型式、导线长度等布置方式、相间距离、导线对地高度、杆塔型式、导线长度等因素有关。总的来说，接地电流较之负荷电流要小得多，不会因素有关。总的来说，接地电流较之负荷电流要小得多，不会引起线路继电保护动作跳闸。引起线路继电保护动作跳闸。 电网单相接地的电容电流可用下式近似估算电网单相接地的电容电流可用下式近似估算kROUCI350)35(21NCUllI（A） （8-19）1l2l NU式中式中 、 分别为架空线路和电缆线路长度（分别为架空线路和电缆线路长度（km）；）； 为电网为电网额定线电压（额定线电压（kV）。）。1l2lNU 变电所中的电气设备所引起的电容电流增值，可按表变电所中的

17、电气设备所引起的电容电流增值，可按表8-18-1所列数据估算。所列数据估算。 单相接地时所产生的接地电流将在故障处形成电弧。电弧单相接地时所产生的接地电流将在故障处形成电弧。电弧的大小与接地电流成正比。当接地电流不大时，则电流过零值的大小与接地电流成正比。当接地电流不大时，则电流过零值时电弧将自行熄灭；当接地电流较大（时电弧将自行熄灭；当接地电流较大（30A30A以上）时，将形成以上）时，将形成稳定的电弧；当接地电流大于稳定的电弧；当接地电流大于5 510A10A而小于而小于30A30A时，有可能形时，有可能形成一种不稳定的间歇性电弧，将会引起较严重的过电压。成一种不稳定的间歇性电弧，将会引起

18、较严重的过电压。 由于中性点不接地系统的前述特点及上述原因，在发生单由于中性点不接地系统的前述特点及上述原因，在发生单相地时，一般只动作于信号（利用中性点位移电压）而不动作相地时，一般只动作于信号（利用中性点位移电压）而不动作于跳闸，系统可继续运行于跳闸，系统可继续运行2h2h。3.3.适用范围适用范围 电力网中的故障以单相接地为最多，而电力网中的故障以单相接地为最多，而63kV63kV及以下的电力及以下的电力网，由于单相接地电流不大，一般接地电弧均能自行熄灭，所网，由于单相接地电流不大，一般接地电弧均能自行熄灭，所以，这种电力网采用中性点不接地方式最为适宜。以，这种电力网采用中性点不接地方式

19、最为适宜。 根据上述情况，在我国，中性点不接地方式的适用范围为：根据上述情况，在我国，中性点不接地方式的适用范围为： 1 1）电压小于）电压小于500V500V的装置（的装置（380/220V380/220V的照明装置除外）；的照明装置除外）； 2 2）310kV310kV电力网，当单相接地电流小于电力网，当单相接地电流小于30A30A时；如要求时；如要求发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的发电机能带单相接地故障运行，则当与发电机有电气连接的310kV310kV电力网的单相接地电流小于电力网的单相接地电流小于5A5A时；时； 3 3）2063kV2063kV电力网，当单相接地电

20、流小于电力网，当单相接地电流小于10A10A时。时。 如不满足上述条件，通常将中性点经消弧线圈接地、经如不满足上述条件，通常将中性点经消弧线圈接地、经低电阻接地或直接接地。低电阻接地或直接接地。 二、中性点经消弧线圈接地系统二、中性点经消弧线圈接地系统 消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它的导线电消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈，它的导线电阻很小，电抗很大。当发生单相接地故障时，可产生一个与阻很小，电抗很大。当发生单相接地故障时，可产生一个与接地电容电流接地电容电流 的大小相近、方向相反的电感电流的大小相近、方向相反的电感电流 ，从而，从而对电容电流进行补偿。通常把对电容电流进行补偿。

21、通常把 称为补偿度或调谐度。称为补偿度或调谐度。 CILICLIIK/ 1. 1.消弧线圈结构简介消弧线圈结构简介 消弧线圈有多种类型，包括离线分级调匝式、在线分级调消弧线圈有多种类型，包括离线分级调匝式、在线分级调匝式、气隙可调铁芯式、气隙可调柱塞式、直流偏磁式、直流匝式、气隙可调铁芯式、气隙可调柱塞式、直流偏磁式、直流磁阀式、调容式、五柱式等。磁阀式、调容式、五柱式等。 电压测量线圈铁芯空气隙线圈图图8-3 离线分级调匝式离线分级调匝式消弧线圈内部结构示意消弧线圈内部结构示意图图 离线分级调匝式消弧线圈内部结构示离线分级调匝式消弧线圈内部结构示意图如图意图如图8-38-3所示。其外形和小容

22、量单相所示。其外形和小容量单相变压器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表变压器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表及信号温度计，而内部实际上是一只具有及信号温度计，而内部实际上是一只具有分段（即带气隙）铁芯的电感线圈。采用分段（即带气隙）铁芯的电感线圈。采用带气隙铁芯的目的是为了避免磁饱和，使带气隙铁芯的目的是为了避免磁饱和，使补偿电流和电压成线性关系，减少高次谐补偿电流和电压成线性关系，减少高次谐波，并得到一个较稳定的电抗值；另外，波，并得到一个较稳定的电抗值；另外，带气隙可减小电感、增大消弧线圈的容量。带气隙可减小电感、增大消弧线圈的容量。 在铁芯柱上设有主线圈，一般采用层式结构，以利于线圈在铁芯柱上

23、设有主线圈，一般采用层式结构，以利于线圈绝缘。在铁轭上设有电压测量线圈（即信号线圈）。为了测量绝缘。在铁轭上设有电压测量线圈（即信号线圈）。为了测量主线圈中通过的电流，在主线圈的接地端装有次级额定电流为主线圈中通过的电流，在主线圈的接地端装有次级额定电流为5A5A的电流互感器。的电流互感器。 消弧线圈均装有改变线圈的串联连接匝数（从而调节补偿消弧线圈均装有改变线圈的串联连接匝数（从而调节补偿电流）的分接头。电压测量线圈也有分接头，以便得到合适的电流）的分接头。电压测量线圈也有分接头，以便得到合适的变比。当补偿网络的线路长度增减或某一台消弧线圈退出运行变比。当补偿网络的线路长度增减或某一台消弧线

24、圈退出运行时，都应考虑对消弧线圈切换分接头，使其补偿值适应改变后时，都应考虑对消弧线圈切换分接头，使其补偿值适应改变后的情况。这种消弧线圈不允许带负荷调整补偿电流，切换分接的情况。这种消弧线圈不允许带负荷调整补偿电流，切换分接头时需先将消弧线圈断开，所以称为头时需先将消弧线圈断开，所以称为“离线分级调匝式离线分级调匝式”。 2. 中性点经消弧线圈接地系统的正常运行中性点经消弧线圈接地系统的正常运行 图图8-4为其原理接线图。图中，为其原理接线图。图中， 、 分别为消弧线圈的电分别为消弧线圈的电感及有功损耗（或称铁内损失）等值电阻，感及有功损耗（或称铁内损失）等值电阻， 很大。其导纳很大。其导纳

25、为为LjrjbgYLL1100（8-20） 与中性点不接地系统类似，仍与中性点不接地系统类似，仍取取 为参考量，并为参考量，并认认 ，可推导得，可推导得L0r0rUUggggWVUOphUUjd （8-21）)(WVUCCCGd图图84 中性点经消弧线圈中性点经消弧线圈接地系统正常运行接地系统正常运行WUOUWVUOCUCVCWgUgVgWr0LVUUULICWICVICUI)(1)(WVUWVUCCCLCCC （8-23） （8-22），）， 式中式中 ，为对地全电导；，为对地全电导； 的表达式同式（的表达式同式（8-5）；）； 为电网的阻尼率，一般约为为电网的阻尼率，一般约为5%； 称为电

26、网的脱谐度，增称为电网的脱谐度，增大大 可降低正常运行时中性点位移电压可降低正常运行时中性点位移电压 ，但，但 也不能选也不能选得过大，否则将影响单相接地时的消弧效果。得过大，否则将影响单相接地时的消弧效果。 一般选在一般选在10%左右。左右。 03ggGdOU 3.中性点经消弧线圈接地系统的单相接地中性点经消弧线圈接地系统的单相接地 图图8-5（a）为其原理接线图。与前述中性点不接地系统一为其原理接线图。与前述中性点不接地系统一样，忽略对地泄漏电导及消弧线圈损耗电导，并认为三相对样，忽略对地泄漏电导及消弧线圈损耗电导，并认为三相对地电容均为地电容均为 ，当，当U相发生单相金属性接地时有式（相

27、发生单相金属性接地时有式（8-8）（8-14）关系。）关系。 这时消弧线圈处于中性点电压这时消弧线圈处于中性点电压 下，则有一感性电流下，则有一感性电流 流过线圈流过线圈COULI (a) (b)图图85 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地系统U相相金属性接地金属性接地WVUOQFCUCVCWOKLWUVUVUUUUUOULILILCIICVICVICWICWICIWUVUWUOULUjjXUIOLOLLUIphL (8-24) 其绝对值为其绝对值为 总的接地电流为总的接地电流为()3CVCWLCLOOIIIIIUjCUjL LUCUIIIIphphLCLC3 其绝对值为其绝对值为

28、电压、电流相量图如图电压、电流相量图如图8-5（b）所示。补偿度和脱谐度可所示。补偿度和脱谐度可表达为表达为CLIIKCL31KIIICLCCLC1313 (8-25) (8-27) (8-26) 适当选择消弧线圈的电抗值，亦即适当选择脱谐度适当选择消弧线圈的电抗值，亦即适当选择脱谐度 ，可使得可使得 与与 的数值相近或相等。的数值相近或相等。 对对 补偿的结果，使补偿的结果，使接地处的电流变得很小或等于零，电弧将自行熄灭。此外，接地处的电流变得很小或等于零，电弧将自行熄灭。此外，当电流经过零值而电弧熄灭之后，消弧线圈的存在还可以显当电流经过零值而电弧熄灭之后，消弧线圈的存在还可以显著减小故障

29、相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。著减小故障相电压的恢复速度，从而减小电弧重燃的可能性。 4.中性点经消弧线圈接地系统的运行方式中性点经消弧线圈接地系统的运行方式 根据消弧线圈的根据消弧线圈的 对电网对电网 的补偿程度，补偿电网有三的补偿程度，补偿电网有三种不同的运行方式。种不同的运行方式。 （1）全补偿方式）全补偿方式 全补偿就是使得全补偿就是使得 = ，即即 、 ，亦即，亦即 （或（或 ）。接地电容电）。接地电容电流将全部被补偿，接地处的电流为零。这时有流将全部被补偿，接地处的电流为零。这时有LICI1K0CL31CL31 CL231 （8-28） LICILICILICI 采用

30、全补偿使接地电流为零似乎是一件理想的事，但这种采用全补偿使接地电流为零似乎是一件理想的事，但这种情况下，电网处于串联谐振的状态，使正常运行时的中性点位情况下，电网处于串联谐振的状态，使正常运行时的中性点位移电压大为升高，造成三相对地长期严重偏移，对设备绝缘不移电压大为升高，造成三相对地长期严重偏移，对设备绝缘不利，因而是不允许的。经消弧线圈接地系统，在正常运行情况利，因而是不允许的。经消弧线圈接地系统，在正常运行情况下，中性点的长时间位移电压不应超过额定相电压的下，中性点的长时间位移电压不应超过额定相电压的15%。所。所以，电力系统一般都不采用全补偿方式（安装自动跟踪消弧装以，电力系统一般都不

31、采用全补偿方式（安装自动跟踪消弧装置除外）。置除外）。 （2）欠补偿方式）欠补偿方式 欠补偿就是使得欠补偿就是使得 ，即即 、 ，亦即，亦即 （或（或 ）。接地处有电容性过）。接地处有电容性过补偿电流（补偿电流（ - ）。这时有）。这时有 1K013 CL 13LC 213LC （8-30） LICILICI 不论欠补偿或过补偿，原则上都不满足谐振条件，从而都能不论欠补偿或过补偿，原则上都不满足谐振条件，从而都能达到减小正常运行时中性点位移过电压的目的。但是，实际上常达到减小正常运行时中性点位移过电压的目的。但是，实际上常规消弧装置往往是采用过补偿的方式。规消弧装置往往是采用过补偿的方式。 1

32、）如果采用欠补偿方式，当运行中电网的部分线路因故障）如果采用欠补偿方式，当运行中电网的部分线路因故障或其他原因被断开时，对地电容减小，可能接近或变成全补偿方或其他原因被断开时，对地电容减小，可能接近或变成全补偿方式，从而使中性点出现不允许的过电压；同时，欠补偿电流可能式，从而使中性点出现不允许的过电压；同时，欠补偿电流可能接近或等于零，当小于接地保护的起动电流时，不能使接地保护接近或等于零，当小于接地保护的起动电流时，不能使接地保护可靠地动作；另外，电网非全相断线或分相操作时，电网的综合可靠地动作；另外，电网非全相断线或分相操作时，电网的综合 对地电容值会有所减小，欠补偿电网也有可能出现很大的

33、中性点对地电容值会有所减小，欠补偿电网也有可能出现很大的中性点位移。位移。 2）欠补偿电网在正常运行时，如果三相的不对称度较大，）欠补偿电网在正常运行时，如果三相的不对称度较大，还有可能出现数值很大的铁磁谐振过电压。过补偿方式则可以完还有可能出现数值很大的铁磁谐振过电压。过补偿方式则可以完全避免发生铁磁谐振现象。全避免发生铁磁谐振现象。 3）在电网发展，对地电容增大时，容抗减小。采用欠补偿）在电网发展，对地电容增大时，容抗减小。采用欠补偿方式，必须立即增加补偿容量；而采用过补偿方式，消弧线圈仍方式，必须立即增加补偿容量；而采用过补偿方式，消弧线圈仍可应付一段时期，至多由过补偿转变为欠补偿运行而

34、已。可应付一段时期，至多由过补偿转变为欠补偿运行而已。 4）系统频率）系统频率 变动对两种补偿方式的影响不同。当变动对两种补偿方式的影响不同。当 降低降低时，欠补偿方式的时，欠补偿方式的 减小，中性点位移电压增大；而过补偿方减小，中性点位移电压增大；而过补偿方式的式的 增大，中性点位移电压减小。当增大，中性点位移电压减小。当 升高时，情况相反。升高时，情况相反。但系统中频率降低比升高的机会多。但系统中频率降低比升高的机会多。 5. 消弧线圈容量选择及台数、安装地点的确定消弧线圈容量选择及台数、安装地点的确定 （1）整个补偿电网消弧线圈的总容量，是根据该电网的）整个补偿电网消弧线圈的总容量，是根

35、据该电网的接地电容电流值选择的。选择时应考虑电网五年左右的发展接地电容电流值选择的。选择时应考虑电网五年左右的发展远景及过补偿运行的需要，并按下式计算：远景及过补偿运行的需要，并按下式计算：335. 1NCUIS （kVA） （8-31） （2）台数和配置地点，原则上应使得在各种运行方式下）台数和配置地点，原则上应使得在各种运行方式下（如解列时）电网每个独立部分都具有足够的补偿容量。在（如解列时）电网每个独立部分都具有足够的补偿容量。在此前提下，台数应选得少些，以减少投资、运行费用及操作。此前提下，台数应选得少些，以减少投资、运行费用及操作。 （3）当采用两台及以上时，应尽量选用额定容量不同的

36、）当采用两台及以上时，应尽量选用额定容量不同的消弧线圈，以扩大其所能调节的补偿范围。消弧线圈，以扩大其所能调节的补偿范围。T1T2图图8-6 消弧线圈与两台变消弧线圈与两台变压器连接示意图压器连接示意图 （4）消弧线圈应尽可能装在电力）消弧线圈应尽可能装在电力系统或它们负责补偿的那部分电网的系统或它们负责补偿的那部分电网的送电端，以减小消弧线圈被切除的可送电端，以减小消弧线圈被切除的可能性。通常应装在有不少于两回线路能性。通常应装在有不少于两回线路供电的变电所内，有时也装在某些发供电的变电所内，有时也装在某些发电厂内。当有两台及以上的变压器可电厂内。当有两台及以上的变压器可接消弧线圈时，通常是

37、将消弧线圈经接消弧线圈时，通常是将消弧线圈经两台隔离开关分别接到两台变压器的两台隔离开关分别接到两台变压器的中性点上（中性点上（如图如图8-6所示），但运行中所示），但运行中只有一台隔离开关合上；当任一台变只有一台隔离开关合上；当任一台变压器退出时，应保证消除弧线圈不退压器退出时，应保证消除弧线圈不退出。出。 6.适用范围适用范围 凡不符合中性点不接地要求的凡不符合中性点不接地要求的363kV电网，均可采用中性电网，均可采用中性点经消弧线圈接地方式。必要时，点经消弧线圈接地方式。必要时，110kV电网也可采用。电压电网也可采用。电压等级更高的电网不宜采用等级更高的电网不宜采用 7.关于自动跟踪

38、补偿关于自动跟踪补偿 采用自动跟踪补偿装置，能跟踪电网电容电流变化而进行采用自动跟踪补偿装置，能跟踪电网电容电流变化而进行自动调谐，平均无故障时间最少，其补偿效果是离线调匝式消自动调谐，平均无故障时间最少，其补偿效果是离线调匝式消弧线圈无法比拟的。弧线圈无法比拟的。 为保证在任何运行方式下的残流或脱谐度在规程允许范围为保证在任何运行方式下的残流或脱谐度在规程允许范围内，必须使消弧线圈的电感电流内，必须使消弧线圈的电感电流 对对 作跟踪调整，即实现自作跟踪调整，即实现自动跟踪补偿。所以，消弧线圈自动调谐的核心问题是，怎样实动跟踪补偿。所以，消弧线圈自动调谐的核心问题是，怎样实现在线准确监测现在线

39、准确监测 。国内外通常采用的原理方法有多种。国内外通常采用的原理方法有多种。 调节铁芯线圈的电感调节铁芯线圈的电感 ，即能调节电感电流，即能调节电感电流 。铁芯线圈。铁芯线圈的电感的电感 为为LICI LICI LLmrmSSlSNL0902104 （H） （8-32） 可见，要平滑调节可见，要平滑调节 值，有两种方法：值，有两种方法： 1）改变铁芯气隙长度）改变铁芯气隙长度 。将铁芯制成可移动式，用机械方。将铁芯制成可移动式，用机械方法平滑调节法平滑调节 ，即可平滑调节，即可平滑调节 值。气隙可调铁芯式、气隙可值。气隙可调铁芯式、气隙可调柱塞式消弧线圈就是基于这一原理制造。调柱塞式消弧线圈就

40、是基于这一原理制造。 2）改变铁芯导磁率）改变铁芯导磁率 。采用电气方法，运用现代电子技。采用电气方法，运用现代电子技术来改变铁芯的术来改变铁芯的 ，也可平滑调节，也可平滑调节 值。直流偏磁式、直流磁值。直流偏磁式、直流磁阀式消弧线圈就是基于这一原理制造。阀式消弧线圈就是基于这一原理制造。 rrLLL 8.接地变压器简介接地变压器简介 接地变压器的功能是为无中性点的电压级重构一个中性接地变压器的功能是为无中性点的电压级重构一个中性点，以便接入消弧线圈（或电阻器），如图点，以便接入消弧线圈（或电阻器），如图8-7（a）所示。所示。 接地变压器结构与一般三相芯式变压器相似。图接地变压器结构与一般三

41、相芯式变压器相似。图8-7（a）中的中的T0为接地变压器，其铁芯为三相三柱式，每一铁芯柱上为接地变压器，其铁芯为三相三柱式，每一铁芯柱上有两个匝数相等、绕向相同的绕组，每相的上面一个绕组与有两个匝数相等、绕向相同的绕组，每相的上面一个绕组与后续相的下面一个绕组反极性串联，并将每相下面一个绕组后续相的下面一个绕组反极性串联，并将每相下面一个绕组的首端的首端 、 及及 连在一起作为中性点，组成曲折形的星形连在一起作为中性点，组成曲折形的星形接线。其二次绕组视具体工程需要决定是否设置。接线。其二次绕组视具体工程需要决定是否设置。 每个绕组电压（大小相同），在数值上为相电压每个绕组电压（大小相同），在

42、数值上为相电压的的 。电压相量关系如式（。电压相量关系如式（8-33）和图）和图8-7（b）所示。所示。 2U2V2W3/1无二次绕组的接地变压器的额定容量无二次绕组的接地变压器的额定容量phNUIS015. 1 （kVA） （8-34）NS (a) (b)图图87 曲折连接式接地变压器曲折连接式接地变压器T1UVWU1U2V1V2W1W2T01UU1UU1WU1WU1VU2UU2UU2WU2WU2VUUUVUWU 曲折形接法的接地变压器的特点是：曲折形接法的接地变压器的特点是： 1）对三相平衡负荷呈高阻抗状态，对不平衡负荷（如单）对三相平衡负荷呈高阻抗状态，对不平衡负荷（如单相接地故障时）呈

43、低阻抗状态。相接地故障时）呈低阻抗状态。 2）单相接地故障时，接地变压器的中性点电位升高到系）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。接地电流在三相绕组中的分配大致上均匀，每柱统相电压。接地电流在三相绕组中的分配大致上均匀，每柱上两个绕组的磁势相反，所以不存在阻尼作用。上两个绕组的磁势相反，所以不存在阻尼作用。 3）绕组相电压中无三次谐波分量。）绕组相电压中无三次谐波分量。 一、中性点直接接地系统一、中性点直接接地系统 防止中性点电位变化及其电压升高的根本办法是，把中性防止中性点电位变化及其电压升高的根本办法是，把中性点直接接地。如图点直接接地。如图8-8（a）所示。仍设所示。

44、仍设U相在相在K点发生单相金点发生单相金属性接地，这时线路上将流过较大的单相接地电流属性接地，这时线路上将流过较大的单相接地电流 。 和接地点两健全相的对地电压和接地点两健全相的对地电压 、 ，可用对称分量法求得。，可用对称分量法求得。 一般情况下，有一般情况下，有 ，当忽略电阻时为，当忽略电阻时为 )1(kI)1(kIVUWU 12ZZ )2(301)1(XXjUIUK(8-36)UUUVV UUUWW 1010/2/1XXXXUUU (a) （b）图图8-8 中性点直接接地系统中性点直接接地系统U相金相金属性接地属性接地WVUOQFKWUWUVUVUUU)1(KI)1(KI)1(KIUUW

45、UVU第三节第三节 中性点有效接地系统中性点有效接地系统 可见，这种系统发生单相接地故障时，电压、电流有如可见，这种系统发生单相接地故障时，电压、电流有如下特点：下特点： 一般说来，两个健全相的对地电压并非正常时的相电压，一般说来，两个健全相的对地电压并非正常时的相电压，而是正常相电压再加上一个分量而是正常相电压再加上一个分量 ；单相接地电流较大。如；单相接地电流较大。如前所述，对有效接地系统前所述，对有效接地系统 3，健全相上电压升高或降，健全相上电压升高或降低的数值及单相接地电流，与低的数值及单相接地电流，与 的值有密切关系。的值有密切关系。 U10/ XX10/ XX 由式（由式（8-3

46、6）得：）得： （1）当）当 1时，时， 相位与相位与 相反，使相反，使V、W相的对相的对地电压地电压 、 高于正常时的相电压，如图高于正常时的相电压，如图8-8（b）所示。当所示。当 =3时，则时，则 ，对图，对图8-8（b）用余弦定理用余弦定理得得 ，而，而 。10/ XX10/ XXUUUVUWUphUU4 . 0phWVUUU25. 1)3(1)1(6 . 053KUKIXjUI （2）当）当 =1时，时， =0， ， ，健全相，健全相电压保持不变。而电压保持不变。而 。 （3）当）当 1时，时， 相位与相位与 相同相同在图在图8-8（b）中中向右向右，使，使V、W相的对地电压相的对地

47、电压 、 低于正常时的相电压。低于正常时的相电压。当当 相对相对 很小，可以忽略不计时，很小，可以忽略不计时， ，这时健全，这时健全相的相的 ；而；而 。 10/ XXUVVUUWWUU)3(1)1(KUKIjXUI10/ XXUUUVUWU0X1XphUU5 . 0phWVUUU866. 0)3(1)1(5 . 123KUKIXjUI 单相接地短路电流将引起继电保护装置动作，迅速将故单相接地短路电流将引起继电保护装置动作，迅速将故障部分切除因而，这种系统的最大长期工作电压为运行相电障部分切除因而，这种系统的最大长期工作电压为运行相电压。压。 但是，由于发生单相接地时要切断供电，这将影响供电但

48、是，由于发生单相接地时要切断供电，这将影响供电的可靠性，为了弥补这个缺点，在线路上广泛地采用自动重的可靠性，为了弥补这个缺点，在线路上广泛地采用自动重合闸装置。合闸装置。 此外，较大的单相接地电流将加重断路器的工作条件，此外，较大的单相接地电流将加重断路器的工作条件，并可能使设备遭到严重损坏；同时，单相接地电流将产生单并可能使设备遭到严重损坏；同时，单相接地电流将产生单相磁场，从而对附近的通信线路和信号装置产生电磁干扰。相磁场，从而对附近的通信线路和信号装置产生电磁干扰。 为了限制单相接地电流（但应保证继电保护装置能可靠为了限制单相接地电流（但应保证继电保护装置能可靠动作），减少接地装置的投资

49、，通常只将电网中一部分变压动作），减少接地装置的投资，通常只将电网中一部分变压器的中性点直接接地。器的中性点直接接地。 总的来说，中性点直接接地系统的主要优点是，在单相总的来说，中性点直接接地系统的主要优点是，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。目前，我国缘水平和造价降低。目前，我国110kV及以上的电网基本上及以上的电网基本上都采用中性点直接接地。都采用中性点直接接地。 二、中性点经低值电阻接地二、中性点经低值电阻接地 由于城市建设的需要，城市电网和工业企业配电网中，由于城市建设的需要，城市电网和工业

50、企业配电网中，电缆线路所占的比例愈来愈大，而它的电容电流是同样长度电缆线路所占的比例愈来愈大，而它的电容电流是同样长度架空线路的架空线路的2550倍，使某些电网出现消弧线圈容量不足的倍，使某些电网出现消弧线圈容量不足的情况。所以，中性点经低值电阻接地在这些电网中得到应用。情况。所以，中性点经低值电阻接地在这些电网中得到应用。 1.单相接地的简要分析单相接地的简要分析 设中性点经低值电阻设中性点经低值电阻 接地，电网每相对地电容为接地，电网每相对地电容为 。发生单相（仍设发生单相（仍设U相）金属性接地时，其故障点的零序网络相）金属性接地时，其故障点的零序网络为为 与与 （一相对地容抗）的并联电路

51、，则（一相对地容抗）的并联电路，则 NRCNR3CX00220313133)(3jXRRXXjXRRjXRjXRZNCCCNNCNCN （8-37） 设故障时通过设故障时通过 的零序电流为的零序电流为 ，通过，通过 的零序电的零序电流流 ， ，则，则 也即是故障时通过也即是故障时通过 的电流的电流 与与三相对地电容电流三相对地电容电流 之比。由于之比。由于 ，即即 ，于是由式（，于是由式（8-37）得）得NR3CX0RI0CImIICR00/mNRRICI003CCRNIXIRmRXIIIINCCRCR3/00CXmmR201CXmX2011mXR00/（8-38） ， 设设 ，当，当 时，将

52、产生串联谐振。此时，将产生串联谐振。此时，时， ，将其代入式（，将其代入式（8-36）可得两个健全相）可得两个健全相对地电压对地电压 、 与与 的关系式。取不同的的关系式。取不同的 值（如值（如1.0、1.5、2.0、3.0）可求得相应的）可求得相应的 、 值。并可看出，这种电网一值。并可看出，这种电网一相（本例为相（本例为U相）接地时，超前于故障相的那一相（本例为相）接地时，超前于故障相的那一相（本例为W相）的对地电压，总是大于滞后相（相）的对地电压，总是大于滞后相（V相）的对地电压，且超相）的对地电压，且超前相的对地电压随前相的对地电压随 增大而减小。增大而减小。121jXZZ0021jX

53、jXjX)1 (221201mXXXCVUWUmVUWUm 2.接地电阻的选择接地电阻的选择 （1）中性点经低电阻接地系统应设置有选择性的、立即切）中性点经低电阻接地系统应设置有选择性的、立即切除接地故障的保护装置，其电阻值选取应为该保护装置提供足除接地故障的保护装置，其电阻值选取应为该保护装置提供足够大的电流，使保护装置可靠动作；限制暂态过电压在够大的电流，使保护装置可靠动作；限制暂态过电压在2.5 以下是第二项指标。系统供电可靠性问题，可按负荷的重要性以下是第二项指标。系统供电可靠性问题，可按负荷的重要性采取相应的措施采取相应的措施 。m （2）由于这种系统发生单相接地时要求接地故障立即断

54、）由于这种系统发生单相接地时要求接地故障立即断开，所以开，所以 值允许大些，例如值允许大些，例如2以上。但当以上。但当 3时，从限制时，从限制过电压效果来看，已变化不大。为此，过电压效果来看，已变化不大。为此， 取取23，即，即 由下式由下式计算计算mmmNRCphNIUR) 32(（8-39） （3）以电缆为主的配电网，其）以电缆为主的配电网，其 较大，采用较大的较大，采用较大的 值；以架空线为主的配电网，其值；以架空线为主的配电网，其 较小，采用较小的较小，采用较小的 值。值。 （4）选择）选择 时，可按照配电网远景规划可能达到的时，可按照配电网远景规划可能达到的 值来考虑。值来考虑。 （

55、5）中性点经低电阻接地系统中，单相接地短路电流较）中性点经低电阻接地系统中，单相接地短路电流较大，从数百安至数千安不等，其对电信系统的影响与中性点直大，从数百安至数千安不等，其对电信系统的影响与中性点直接接地系统相似，需慎重考虑。接接地系统相似，需慎重考虑。CICIRIRINRCIm （6）单相接地故障电流通过接地装置的接地电阻时，将）单相接地故障电流通过接地装置的接地电阻时，将产生电位升高，此高电位将直接传递到低压侧的中性导体（产生电位升高，此高电位将直接传递到低压侧的中性导体（N）和保护导体（和保护导体（PE）上，可能引起低压侧过电压，给低压用户上，可能引起低压侧过电压，给低压用户带来威胁

56、。带来威胁。 第四节第四节 各种接地方式的比较与适用范围各种接地方式的比较与适用范围 一、各种接地方式的比较一、各种接地方式的比较 1.电气设备和线路的绝缘水平电气设备和线路的绝缘水平 中性点接地方式不同的系统，其电气设备和线路的绝缘的中性点接地方式不同的系统，其电气设备和线路的绝缘的工作条件有很大差别。工作条件有很大差别。主要表现在：主要表现在： 系统的最大长期工作电压不同；系统的最大长期工作电压不同；作用在绝缘作用在绝缘上的各种内部过电压不同；上的各种内部过电压不同；作用在绝缘上的大气过电压不同。作用在绝缘上的大气过电压不同。电气设备和线路的绝缘水平，实际上取决于上述三种电压中要电气设备和

57、线路的绝缘水平，实际上取决于上述三种电压中要求最高的一种，一般是由后两种过电压决定。求最高的一种，一般是由后两种过电压决定。由前面论述已知，中性点有效由前面论述已知，中性点有效 接地系统的最大长期工作电压为接地系统的最大长期工作电压为运行相电压，而中性点非有效接地系统为运行线电压（因可带运行相电压，而中性点非有效接地系统为运行线电压（因可带单相接地运行单相接地运行2h）；）；内部过电压是在最大长期工作电压的基础内部过电压是在最大长期工作电压的基础上产生和发展，因而前者数值也必然较小；有关研究表明，对上产生和发展，因而前者数值也必然较小；有关研究表明，对后两种过电压，前者较后者低后两种过电压，前

58、者较后者低20左右，所以其绝缘水平可比左右，所以其绝缘水平可比后者降低后者降低20左右。总之，从过电压和绝缘水平的观点来看，左右。总之，从过电压和绝缘水平的观点来看，采用接地程度愈高的中性点接地方式就愈有利。采用接地程度愈高的中性点接地方式就愈有利。 降低绝缘水平的经济意义随额定电压的不同而异。在降低绝缘水平的经济意义随额定电压的不同而异。在110kV及以上的高压系统中，变压器等电气设备的造价几乎与及以上的高压系统中，变压器等电气设备的造价几乎与其绝缘水平成比例地增加，因此，在采用中性点有效接地时，其绝缘水平成比例地增加，因此，在采用中性点有效接地时，设备造价将大约可降低设备造价将大约可降低2

59、0左右；在左右；在335kV的系统中，绝缘的系统中，绝缘费用占总成本费用的比例较小，采用中性点有效接地方式来降费用占总成本费用的比例较小，采用中性点有效接地方式来降低绝缘水平，意义不大。低绝缘水平，意义不大。 1.继电保护工作的可靠性继电保护工作的可靠性 在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中，单相接地电流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保流往往比正常负荷电流小得多，因而要实现有选择性的接地保护就比较困难，一般仅作用于信号（无选择性）。而在大接地护就比较困难，一般仅作用于信号（无选择性）。而在大接地电流系统中，由于接地电流较大

60、，继电保护一般都能够迅速而电流系统中，由于接地电流较大，继电保护一般都能够迅速而准确地切除故障线路，实现有选择性、高灵敏度的接地保护比准确地切除故障线路，实现有选择性、高灵敏度的接地保护比较容易，且保护装置结构简单，工作可靠。因此，从继电保护较容易，且保护装置结构简单，工作可靠。因此，从继电保护的观点出发，显然以采用大接地电流的中性点接地方式较为有的观点出发，显然以采用大接地电流的中性点接地方式较为有利。利。 2.供电的可靠性与故障范围供电的可靠性与故障范围 这方面，大接地电流系统相对小接地电流系统而言，存在这方面，大接地电流系统相对小接地电流系统而言，存在着下列缺点：着下列缺点： （1）任何