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中性点接地中性点不接地系统区别


2017-04-28 10:40   点击:53
                        电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。我国电力系统目前所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。小电阻接地系统在国外应用较为广泛,我国开始部分应用。
1、中性点不接地(绝缘)的三相系统
各相对地电容电流的数值相等而相位相差120°,其向量和等于零,地中没有电容电流通过,中性点对地电位为零,即中性点与地电位一致。这时中性点接地与否对各相对地电压没有任何影响。可是,当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时,及时在正常运行状态下,中性点的对地电位便不再是零,通常此情况称为中性点位移即中性点不再是地电位了。这种现象的产生,多是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的缘故造成的。
在中性点不接地的三相系统中,当一相发生接地时:一是未接地两相的对地电压升高到√3倍,即等于线电压,所以,这种系统中,相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。二是各相间的电压大小和相位仍然不变,三相系统的平衡没有遭到破坏,因此可继续运行一段时间,这是这种系统的最大优点。但不许长期接地运行,尤其是发电机直接供电的电力系统,因为未接地相对地电压升高到线电压,一相接地运行时间过长可能会造成两相短路。所以在这种系统中,一般应装设绝缘监视或接地保护装置。当发生单相接地时能发出信号,使值班人员迅速采取措施,尽快消除故障。一相接地系统允许继续运行的时间,最长不得超过2h。三是接地点通过的电流为电容性的,其大小为原来相对地电容电流的3倍,这种电容电流不容易熄灭,可能会在接地点引起弧光解析,周期性的熄灭和重新发生电弧。弧光接地的持续间歇性电弧较危险,可能会引起线路的谐振现场而产生过电压,损坏电气设备或发展成相间短路。故在这种系统中,若接地电流大于5A时,发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。
2、中性点经消弧线圈接地的三相系统
上面所讲的中性点不接地三相系统,在发生单相接地故障时虽还可以继续供电,但在单相接地故障电流较大,如35kV系统大于10A,10kV系统大于30A时,就无法继续供电。为了克服这个缺陷,便出现了经消弧线圈接地的方式。目前在35kV电网系统中,就广泛采用了这种中性点经消弧线圈接地的方式。
消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈,装设在变压器或发电机的中性点。当发生单相接地故障时,可形成一个与接地电容电流大小接近相等而方向相反的电感电流,这个滞后电压90°的电感电流与超前电压90°的电容电流相互补偿,最后使流经接地处的电流变得很小以至等于零,从而消除了接地处的电弧以及由它可能产生的危害。消弧线圈的名称也是这么得来的。当电容电流等于电感电流的时候称为全补偿;当电容电流大于电感电流的时候称为欠补偿;当电容电流小于电感的电流的时候称为过补偿。一般都采用过补偿,这样消弧线圈有一定的裕度,不至于发生谐振而产生过电压。
3、中性点直接接地
 中性点直接接地的系统属于较大电流接地系统,一般通过接地点的电流较大,可能会烧坏电气设备。发生故障后,继电保护会立即动作,使开关跳闸,消除故障。目前我国110kV以上系统大都采用中性点直接接地。
 对于不通等级的电力系统中性点接地方式也不一样,一般按下述原则选择:220kV以上电力网,采用中性点直接接地方式;110kV接地网,大都采用中性点直接接地方式,少部分采用消弧线圈接地方式;20~60kV的电力网,从供电可靠性出发,采用经消弧线圈接地或不接地的方式。但当单相接地电流大于10A时,可采用经消弧线圈接地的方式;3~10kV电力网,供电可靠性与故障后果是其最主要的考虑因素,多采用中性点不接地方式。但当电网电容电流大于30A时,可采用经消弧线圈接地或经电阻接地的方式;1kV以下,即220/380V三相四线制低压电力网,从安全观点出发,均采用中性点直接接地的方式,这样可以防止一相接地时换线超过250V的危险(对地)电压。特殊场所,如爆炸危险场所或矿下,也有采用中性点不接地的。这时一相或中性点应有击穿熔断器,以防止高压窜入低压所引起的危险。
4、中性点接地的优越性
 在220/380V三相四线制低压配电网络中,配电变压器的中性点大都实行工作接地。这主要是因为这样做具有下述优越性:一是正常供电情况下能维持相线的对地电压不变,从而可向外(对负载)提供220/380V这两种不同的电压,以满足单相220V(如电灯、电热)及三相380V(如电动机)不同的用电需要。二是若中性点不接地,则当发生单相接地的情况时,另外两相的对地电压便升高为相电压的几倍。中性点接地后,另两相的对地电压便仍为相电压。这样,即能减小人体的接触电压,同时还可适当降低对电气设备的绝缘要求,有利于制造及降低造价。三是可以避免高压电窜到低压侧的危险。实行上述接地后,万一高低压线圈间绝缘损坏而引起严重漏电甚至短路时,高压电便可经该接地装置构成闭合回路,使上一级保护动作跳闸而切断电源,从而可以避免低压侧工作人员遭受高压电的伤害或造成设备损坏。所以,低压电网的配电中性点一般都要实行直接接地。
中性点有电源中性点与负载中性点之分。它是在三相电源或负载按Y型联接时才出现。对电源而言,凡三相线圈的首端或尾端连接在一起的共同连接点,称电源中性点,简称中点;而由电源中性点引出的导线便称中性线,简称中线,常用N表示。三相四线制中性点不接地系统和三相四线制中性点接地系统。
一般情况下,当中性点接地时,则称为零线;若不接地时,则称为中线。
配电系统的三点共同接地。为防止电网遭受过电压的危害,通常将变压器的中性点,变压器的外壳,以及避雷器的接地引下线共同于一个接地装置相连接,又称三点共同接地。这样可以保障变压器的安全运行。当遭受雷击时,避雷器动作,变压器外壳上只剩下避雷器的残压,减少了接地体上的那部分电压。
评价电力的标准就是“安全性、经济性、灵活性和可靠性”,讨论变压器中性点接地方式,也是用这四性去判别的;
在电力系统中,最容易出现的是单相接地事故,对于中性点不接地系统,当发生单相接地后,接地相的相电压降为零,未接地相的相电压升为线电压,即增加了根号3倍;
1、在低压380/220V系统中,有许多单相用电设备,如果中性点不接地运行,则发生单相接地后,有可能未接地相电压升高,会因过电压烧毁家用电器,从安全性考虑,我们必须采用中性点直接接地系统,将中性点的电位牢牢固定在“0”;
2、对中压系统,如6KV-66KV系统,大多是三相用电设备,且设备多在室外,出事的几率比较多,设备绝缘强度也比较高,即便出现了单相接地,未接地相电压升高也能承受,三相平衡对称的关系没有改变,也就是说三相系统还能正常运转,这时从可靠性考虑,还是在中压系统采用中性点不接地系统比较好;
3、对于高压系统,如110KV以上的供电系统,电压高,设备绝缘考虑成本不会作得很大,如果中性点不接地,当单相接地时,未接地的二相就要能够承受根号3倍的过电压,瓷绝缘子体积就要增大近一倍,原来1米长的绝缘子就要增加到1.732米以上,不但制造起来不容易,安装也是问题,会使设备投资大大增加,另外110KV以上系统由于电压高,杆塔的高度也高,不容易出现单相接地的情况,因而就是出现了接地就跳闸也不会影响多少供电可靠性,因而从投资的经济性考虑,在110KV以上供电系统,我们多采用中性点直接接地系统。

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