1、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地培訓(xùn)教材第1頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四 概述一、定義 中性點(diǎn)：電力系統(tǒng)三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星形繞組的公共點(diǎn)。二、種類1中性點(diǎn)不接地2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地3中性點(diǎn)直接接地前兩種又稱中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，也稱為小接地電流系統(tǒng)。后一種稱為大接地電流系統(tǒng)。三、中性點(diǎn)運(yùn)行方式不同對(duì)系統(tǒng)的影響1供電可靠性；2電氣設(shè)備和線路的絕緣水平；3通訊系統(tǒng)的干擾；4繼電保護(hù)的正確動(dòng)作。總之，中性點(diǎn)采用何種運(yùn)行方式，實(shí)際上是一個(gè)涉及電力系統(tǒng)許多方面的綜合性問題。本章對(duì)此作一般性介紹。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四第3頁，共24頁，202

2、2年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四第4頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四2.1 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（一）正常運(yùn)行1.電壓情況：如三相導(dǎo)線經(jīng)完善換位，各相對(duì)地電容相等。即CuCvCwC，則YuYvYwY。所以 下一頁第5頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四UNVWCuCvCw返 回第6頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四可見正常運(yùn)行中，電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，即中性點(diǎn)對(duì)地電位相等。則各相對(duì)地電壓為：U相：V相：W相：結(jié)論： 正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。第7頁，共24頁，2022年，5月

3、20日，18點(diǎn)4分，星期四2電流情況： 由于各相對(duì)地電壓為電源各相的相電壓。所以電容電流大小相等，相位差為1200。它們之和仍為零，所以沒有電容電流流過大地。 當(dāng)各相對(duì)地電容不等時(shí)， 不為零，發(fā)生中性點(diǎn)位移現(xiàn)象。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，正常運(yùn)行時(shí)中性點(diǎn)所產(chǎn)生的位移電壓較小，可忽略。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四（二）單相接地故障1.電壓情況： 上圖所示為W相發(fā)生完全接地的情況，完全接地即金屬性接地，即接地電阻為零。很容易看出，中性點(diǎn)對(duì)地電壓：各相對(duì)地電壓情況：U相： （線電壓）V相： （線電壓）W相：結(jié)論： 故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為線電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電

4、壓為相電壓。 下一頁第9頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四UNVWCuCvCwd返 回第10頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四2電流情況：W相接地時(shí)，三相電容電流不對(duì)稱。W相電容電流為零，其他兩相電容電流的有效值為： Icu=Icv=CUx。 其中：Ux相電壓；角頻率；C相對(duì)地電容。這時(shí)三相電流之和不在為零，大地有電流流過，W相接地處的電流簡(jiǎn)稱為接地電流，用 表示。則： （ ）經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為：Ic3CUx，而正常運(yùn)行時(shí)的一相對(duì)地電流為：IcCUx?？梢妴蜗喙收蠒r(shí)的接地電流等于正常運(yùn)行時(shí)一相對(duì)地電容電流的三倍。由于對(duì)地電容與線路的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度有

5、關(guān)，很難得到C的參數(shù)。故實(shí)用計(jì)算可按下式計(jì)算：式中：l1、l2架空線路和電纜線路長(zhǎng)度，km； UN網(wǎng)絡(luò)的線電壓，KV； 第11頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四3不完全接地的簡(jiǎn)單情況當(dāng)發(fā)生不完全接地時(shí)，即通過一定的電阻接地，接地相對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，未接地相對(duì)地電壓大于相電壓而小于線電壓。中性點(diǎn)對(duì)地電壓大于零而小于相電壓，線電壓仍保持不變，但此時(shí)接地電流要小一些。4中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的特點(diǎn)單相接地故障時(shí)，由于線電壓保持不變，用戶雖然能繼續(xù)工作，但是接地處電流可能會(huì)出現(xiàn)電弧。當(dāng)線路不長(zhǎng)、電壓不高時(shí)，接地電流較小，電弧一般能自動(dòng)熄滅，特別是35kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣方

6、面的投資增加不多，而供電可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)突出，所以中性點(diǎn)宜采用不接地的運(yùn)行方式。當(dāng)電壓高、線路長(zhǎng)時(shí)，接地電流較大。可能產(chǎn)生穩(wěn)定電弧或間歇性電弧，而且電壓等級(jí)較高時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)絕緣方面的投資大為增加。上述優(yōu)點(diǎn)便不存在了。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四5目前我國中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍： （1）電壓在500V以下的三相三線制裝置； （2）310kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic30A時(shí)； （3）2060kV系統(tǒng)當(dāng)接地電流Ic10A時(shí)； （4）與發(fā)電機(jī)有直接電氣聯(lián)系的320kV系統(tǒng)，如要求發(fā)電機(jī)帶內(nèi)部單相接地故障運(yùn)行，當(dāng)接地電流Ic5A時(shí)。 當(dāng)不滿足上述條件時(shí)，常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧

7、線圈接地或直接接地的運(yùn)行方式。第13頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng) 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有單相接地故障時(shí)可繼續(xù)供電的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)接地電流較大時(shí)容易產(chǎn)生接地而造成危害。為了克服這一缺點(diǎn)，可設(shè)法減小接地處的接地電流。采用的方法是在出現(xiàn)單相接地故障時(shí)使接地處流過一個(gè)感性電流，因而減小接地電流，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四（一）消弧線圈的工作原理1消弧線圈的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 消弧線圈裝有鐵芯，可調(diào)、電阻小、電抗很大，外形跟小容量變壓器相似，裝在發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)與大地之間。為調(diào)節(jié)

8、線圈扎數(shù)，通常有59個(gè)分接頭可選用，用來改變補(bǔ)償程度，國產(chǎn)型號(hào)為XDJL。其中X消弧線圈；D單相；J油浸式；L鋁線。2消弧線圈的類型 消弧線圈有多種類型，包括分級(jí)調(diào)扎式、在線分級(jí)調(diào)扎式、氣隙可調(diào)鐵芯式、氣隙可調(diào)柱塞式、直流偏磁式、直流磁閥式、調(diào)容式、五柱式等下一頁第15頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四消弧線圈返 回第16頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四UNVWCuCvCwd第17頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四（二）消弧線圈的補(bǔ)償方式 為了表明單相接地故障時(shí)消弧線圈電感電流IL對(duì)接地電流Ic的補(bǔ)償情況，取K 稱為補(bǔ)償度，也

9、稱調(diào)諧度。 取V1K 稱為脫諧度，根據(jù)電感電流對(duì)接地電流的補(bǔ)償程度，消弧線圈的補(bǔ)償方式有三種：完全補(bǔ)償、欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償。1完全補(bǔ)償 完全補(bǔ)償是使電感電流等于接地電流。即ILIc，這時(shí)，調(diào)諧度K1，脫諧度V0。這種方式表面上很理想，但實(shí)際上存在很大問題。一般不采用完全補(bǔ)償方式。2欠補(bǔ)償 欠補(bǔ)償時(shí)，ILIc，調(diào)諧度K0。單相接地故障時(shí)接地處有容性的補(bǔ)償電流（IcIL），一般不采用欠補(bǔ)償?shù)姆绞健?但對(duì)于采用與升壓變壓器單元連接的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈，為了限制電容耦合傳遞過電壓以及頻率變化等對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)位移電壓的影響，宜采用欠補(bǔ)償方式。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四

10、3過補(bǔ)償（1）特點(diǎn)：過補(bǔ)償是使電感電流大于接地電流，即ILIc，調(diào)諧度K1，脫諧度V0。單相接地故障接地處有感性過補(bǔ)償電流（ILIc），這種補(bǔ)償方式不會(huì)有上述缺點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)接地電流減小時(shí)，過補(bǔ)償電流更大，不會(huì)變?yōu)橥耆a(bǔ)償。另外，即使將來電網(wǎng)發(fā)展，原有的消弧線圈還可以使用。（2）應(yīng)用：裝在電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)的消弧線圈以及具有直配線的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的消弧線圈應(yīng)采用過補(bǔ)償方式。（3）消弧線圈的裝設(shè)位置：在發(fā)電廠發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的消弧線圈可裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，也可以裝在廠用變壓器中性點(diǎn)上。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器為單元接線時(shí)，消弧線圈應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)上，610kV消弧線圈也可裝在調(diào)相機(jī)的中性點(diǎn)上。第19頁，共24頁

11、，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四4自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償長(zhǎng)期以來，消弧線圈補(bǔ)償電流都是用手動(dòng)調(diào)節(jié)方式（分接頭），不能做到準(zhǔn)確、及時(shí)，不能得到令人滿意的補(bǔ)償效果，因而有待改進(jìn)為自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置，能跟蹤電網(wǎng)電容電流變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)諧，平均無故障時(shí)間最少，其補(bǔ)償效果是離線調(diào)扎式消弧線圈無法比擬的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今，我國電網(wǎng)已有數(shù)千臺(tái)各種規(guī)格不同的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈裝置在運(yùn)行。調(diào)節(jié)L值的方法：（1）改變鐵芯氣隙長(zhǎng)度。將鐵芯制成可移動(dòng)式，用機(jī)械方法平滑調(diào)節(jié)，即可平滑調(diào)節(jié)L值。（2）改變鐵芯導(dǎo)磁率r。采用電氣方法，運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)改變鐵芯的導(dǎo)磁率，也可平滑調(diào)節(jié)L值。第20頁，共

12、24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四（三）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍1特點(diǎn)：這種運(yùn)行方式下正常運(yùn)行情況和單相接地故障時(shí)的電壓情況與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電壓情況一樣。優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、投資不太大。2應(yīng)用范圍： 我國規(guī)定，凡是不符合中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式的360kV系統(tǒng)，均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。 在我國110kV系統(tǒng)，大多不采用消弧線圈接地的運(yùn)行方式而直接采用直接接地。主要是為了減少設(shè)備和線路的絕緣投資，但是在個(gè)別雷害事故較嚴(yán)重的地區(qū)和某些大城市電網(wǎng)，為了提高供電可靠性，也會(huì)采用經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。第21頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四2

13、.2 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)隨著輸電電壓的增高和線路的增長(zhǎng)，消弧線圈已不便使用，就采取了將中性點(diǎn)直接接地的方式，單相接地故障時(shí)，由于接地相直接經(jīng)過地對(duì)電源構(gòu)成單相短路，故稱此故障為單相短路。這時(shí)繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，斷路器跳開，迅速切斷故障。第22頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四一、電壓情況：（一）正常運(yùn)行時(shí)：各相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。（二）單相接地故障時(shí)：故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為相電壓，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零。二、電流情況：短路故障。第23頁，共24頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)4分，星期四三、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的特點(diǎn)及適用范圍1優(yōu)點(diǎn)：在單相接地時(shí)非故障相的對(duì)地電壓接近于相電壓，從而使電網(wǎng)的絕緣水平和造價(jià)降低。2缺點(diǎn)：供電可靠性比前兩種運(yùn)行方式低。為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，目前，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的線路上廣泛裝設(shè)有自動(dòng)重合閘裝置，發(fā)生單