中性点运行方式

中性点运行方式（共11篇）

中性点运行方式 篇1

1 引言

当电力系统中的任何一相发生单相接地故障时, 单相接地故障电流的大小和非故障相工频电压的高低, 即所谓的电力系统的基本运行特性, 对应于不同数值范围内的接地程度系数。各种中性点接地方式的电力系统具有不同的基本运行特性。以下将结合中压电网中所采用的几种中性点接地方式, 讨论相应电力系统的基本运行特性。

现代城市对电网运行特性的基本要求是: (1) 供电可靠性高; (2) 人身安全性好; (3) 设备安全性好; (4) 电磁兼容与通信系统良好共处; (5) 维修工作量小; (6) 综合技术经济指标合理等。

电力系统在正常运行时, 对不同的中性点接地方式及其差异, 基本上没有反映。可是, 当系统发生单相接地故障时, 情况则大不一样了。因中性点接地方式的不同, 非故障相工频电压的升高和单相接地故障电流的大小也不相同。通常, 以两者的具体数值表征不同接地系统的基本运行特性, 各种接地方式的特点和适用范围等主要问题都是由此来决定的。

2 各种接地方式比较

2.1 中性点不接地

中性点不接地, 实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容 (绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻) 接地的, 其零序阻抗多为一有限值, 而且不一定是常数。此时, 系统的零序阻抗呈现容性, 因接地程度系数k<0, △U可能高于相电压, 故非故障相的工频电压升高会略微高过线电压。最早的城市中压电网由于规模不大, 多采用中性点不接地方式。在这种接地方式下, 系统发生单相接地故障时, 流过故障点的电流为所有非故障线路电容性电流的总和。在规模不大的架空线路网架结构中, 这个值是相当小的, 对用户的供电影响不大。而且各相间的电压大小和相位维持不变, 三相系统的平衡性未遭破坏, 允许继续运行一段时间 (2h以内) 。但是这种接地方式有一个极大的缺陷, 就是当接地电流超过一定值时容易产生弧光接地过电压, 将使系统的安全性受到很大的影响, 对系统绝缘水平要求更高。近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造, 电网规模扩大, 电缆线路不断增加, 6~35k V中压电网原有的中性点不接地方式已不再适宜, 并已逐渐被其他接地方式取代。

2.2 中性点经电阻接地

对于中压电网来说, 中性点经电阻接地的最初出发点, 主要是为了限制电弧接地过电压。电阻接地方式可以避免不接地方式中弧光接地过电压的产生, 同时由于增大了故障线路的接地电流, 使得故障选线可以很方便地实施, 进而实现快速跳闸, 使非故障线路不需要长时间承受过电压, 降低了绝缘水平要求。对于以电缆为主又能实现环网供电的城市中压电网, 这是一种较为理想的接地方式。因为以电缆线路为主的电网发生单相接地故障时, 流过故障点的电容电流很大, 容易发展为相间故障, 且多为永久性接地故障, 需要及时跳闸, 切除故障线路。而环网供电可保证供电的连续性, 最大限度地减少停电范围。从目前国内农网及城网的发展情况看, 依然是架空线路占多数, 或架空线路和电缆混合电网, 环网供电水平较低。这些情况决定了国内中压电网以中性点经消弧线圈接地, 也就是通常所说的谐振接地方式为主要的接地方式。

2.3 中性点经消弧线圈接地 (谐振接地)

谐振接地系统即中性点经消弧线圈接地的电力系统。因为消弧线圈是一种补偿装置, 故这种系统通常又被称为补偿系统。消弧线圈是一种铁心带有空气间隙的可调电感线圈, 它装设于中压电网的中性点。当系统发生瞬间单相接地故障时, 可经消弧线圈作用消除, 保证系统不断电;当为永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间, 可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷, 不至于造成被动;系统单相接地时消弧线圈作用可有效避免电弧接地过电压, 对全网电力设备起保护作用;由于接地电弧的时间缩短, 使其危害受到限制, 因此也减少维修工作量;由于瞬时接地故障等可由消弧线圈自动消除, 因此减少了保护错误动作的概率;系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流, 因此可降低变电所和线路接地装置的要求, 且可以减少人员伤亡, 对电磁兼容性也有好处。同时由于消弧线圈还会使故障相恢复电压上升速度变慢, 保证电弧的熄灭和避免发生重燃, 从而有降低过电压水平、使瞬时性接地故障自动消除等优点。需要注意的是, 补偿电网在正常运行期间, 为了限制中性点位移电压的升高, 要求非自动消弧线圈适当的偏离谐振点运行。否则, 预调式的自动消弧线圈一般应加限压电阻, 以利于电网的安全运行。

3 各种接地方式系统的基本运行特性

前已说明, 中性点不接地系统, 实际上是经过一定数值的容抗接地的。此时, 系统的零序阻抗呈现容性, 因接地程度系数k<0, △U可能高于相电压, 故非故障相的工频电压升高将会略微高过线电压 (这一现象是由高阻性接地故障引起的) 。实际上中性点不接地的电力系统, 其k值的一般变化范围为-∞<k<-40, 零序阻抗很大。当k为一较大的负值时, △U=△UA, 相当于从线电压三角形的外边逼近此值, 结果是线电压三角形整体位移, 而形状几乎不变;单相接地故障点的电流始终为容性, 大小由系统的三相对地电容确定, 其值不应超过小电流接地系统规定的上限10A。当超过此值后, 接地电弧难于瞬间自行熄灭, 应转变接地方式。这种接地方式同时还具有中性点不稳定的特点。当系统的电容电流较小时, 单相接地电弧自行熄灭后, 容易导致电压互感器的铁心饱和激发起中性点不稳定过电压。此种不稳定过电压可引起电压互感器烧毁与高压熔丝熔断等事故。所以不论从现状和发展还是从技术经济方面考虑, 此种接地方式都不是很适宜的。

中性点经电阻接地后, 可以属于有效和非常有效接地系统, 也可以属于非有效接地、甚至小电流接地系统, 具体情况需视电阻的数值而定。对于中压电网来说, 中性点经电阻接地的最初出发点, 主要是为了限制电弧接地过电压。在小电流接地系统的继电保护选择性获得解决之前, 也曾藉此来实现故障线路的自动跳闸。在中性点为高电阻接地方式的情况下, 为使接地电弧瞬间熄灭, 一般来说单相接地电容电流应不大于10A, 所以适用范围受到限制, 只宜在规模较小的10k V及以下电网中应用。当电网的额定电压较高时, 接地电容电流超过限值后, 此种接地方式就不再适用, 而需要改变为其他接地方式了。若改为低电阻接地方式, 电网的接地电容电流便可不受限制。可是, 由于此种接地方式的接地故障电流大, 有时会带来很多问题和麻烦, 如人身安全、设备安全和通信干扰等均需采取措施, 而且运行和维修费用也会相应增加。

谐振接地系统的中性点一般经消弧线圈 (自动或手动调谐电感) 接地, 也可采用消弧变压器。理论上可以这样考虑, 将系统的三相对地电容集中在一个 (或几个) 变压器的中性点上, 同时与该集中电容并联一个 (或几个) 调谐电感, 对电感值进行调整, 使其靠近谐振点运行。虽然调谐电感是一个很有限的数值, 但却可使X0趋近无限大。当调整消弧线圈使接地程度系数k→±∞, 即Z0→±∞时, 相当于消弧线圈在谐振点 (失谐度υ=0) 运行。

结语

中性点接地问题是一项综合性的技术经济问题, 它涉及到电网的安全运行、供电可靠性、建设资金投入、用户安全、设备安全及经济运行等问题。在专业技术方面涉及电力系统、过电压与绝缘配合、继电保护、通信与自控、电磁兼容、接地设计等诸多领域。随着电网的发展, 寻找更经济合理的接地方式是一项新的课题。中压电网的中性点接地方式的选择是一个非常重要却又复杂的问题, 到目前为止, 还没有出现一种接地方式能满足各方面需要, 本文所作的工作只是浅尝, 还有待于深入研究。

摘要：本文分析了中性点接地方式对电力系统运行的影响。针对国内中压电网现在所采用的中性点不接地、谐振接地、电阻接地三种接地方式, 分析了它们的基本运行特性。

关键词：中性点,接地方式,运行

参考文献

[1]李俊, 崔学斌, 吴佩雄, 齐云秋.关于电力系统中性点运行方式的几个问题[J].黑龙江电力, 2005-04-30.

中性点运行方式 篇2

论文关键词：中性点接地系统

论文摘要：

供配电系统的中性点接地方式涉及电网的安全运行，供电可靠性，过电压和绝缘的配合，继电保护，接地设计等多个因素，而且对通信和电子设备的电子干扰、人身安全等方面有重要影响。目前供配电系统的接地方式主要有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地和中性点经消弧线圈接地四种，本文对这四种中性点接地方式进行了分析与比较。

电力系统中性点接地方式是指电力系统中的发电机和变压器的中性点与地的连接方式。可以分为大接地电流系统和小接地电流系统，前者即中性点直接接地电流系统，后者又分为中性点不接地系统和中性点经消弧线圈或电阻接地系统。中性点接地方式的选择涉及技术、经济、安全等多方面，是一个综合性的问题，由于各国电力技术的水平和条件、运行经验等因素的不同，各个国家对这个问题的处理方式不尽相同，掌握各级电力系统采用何种接地方式，对于学习电力系统知识的学生和电力系统中的工作人员都是很重要的。

一、大接地电流系统

大接地电流系统，即将中性点直接接地。该系统运行中若发生一相接地故障时，就形成单相接地短路，线路上将流过很大的短路电流，使线路保护装置迅速动作，断路器跳闸切除故障。大电流接地系统在发生单相接地故障时，中性点电位仍为零，非故障相对地电压基本不变，这是它的最大优点。因此在这种系统中的输电设备绝缘水平只需按电网的相电压考虑，较为经济(我国110kV及以上电网较多采用该方式)。此外，该系统单相接地故障时，不会产生间歇性电弧引起的过电压，不会因此而导致设备损坏。大接地电流系统不装设绝缘监察装置。

中性点直接接地系统缺点也很多，首先是发生单相接地故障时，不允许电网继续运行，防止短路电流造成较大的`损失，因此可靠性不如小接地电流系统。其次中性点直接接地系统在运行中若发生单相接地故障时，其接地点还会产生较大的跨步电压与接触电压。此时若工作人员误登杆或误碰带电导体，容易发生触电伤害事故。对此需要加强安全教育和正确配置继电保护及严格的安全措施，以避免事故。第三，中性点直接接地系统单相接地故障时产生的接地电流较大，对通讯系统的干扰影响也大，特别是当电力线路与通讯线路平行走向时，由于耦合产生感应电压，对通讯造成干扰。

二、小接地电流系统

小电流接地系统，即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统。小接地电流系统可分为中性点不接地系统，中性点经消弧圈接地或经电阻接地系统。

(一)中性点不接地系统

中性点不接地系统，即是中性点对地绝缘。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lOkV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，根据安规规定，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。在发生弧光接地时，电弧的反复熄火与重燃，也是向电容反复充电过程。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。

(二)中性点经消弧线圈接地

中性点经消弧线圈接地系统，即是将中性点通过一个电感消弧线圈接地。自从1916年发明了消弧线圈至今，中性点经消弧线圈接地系统已有80多年的历史。中性点经消弧线圈接地的优点在于其能迅速补偿中性点不接地系统单相接地时产生电容电流，减少的弧光过电压的发生。虽然中性点不接地系统具有发生单相接地故障仍可以继续供电的突出优点，但也存在产生间歇性电弧而导致过电压的危险。当接地电流大于30A时，产生的电弧往往不能自熄，造成弧光接地过电压概率增大，不利于电网安全运行。而消弧线圈是一个具有铁心的可调电感，当电网发生接地故障时，接地电流通过消弧线圈时呈电感电流，对接地电容电流进行补偿，使通过故障点的电流减小到能自行熄弧范围。而当电流过零而电弧熄火后，消弧线圈尚可减少故障相电压的恢复速度，从而减少了电弧重燃的可能，有利于单相接地故障的消除。此外，通过对消弧线圈无载分接开关的操作，使之能在一定范围内达到过补偿运行，从而达到减小接地电流。这可使电网持续运行一段时间，相对地提高了供电可靠性。

中性点经消弧线圈接地系统的缺点主要在于零序保护无法检出接地的故障线路。当系统发生接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。其次，消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压。第三、中性点经消弧线圈接地仅能降低弧光接地过电压的概率，还是不能彻底消除弧光接地过电压，也不能降低弧光接地过电压的幅值。

(三)中性点经电阻接地

中性点经电阻接地系统，即是中性点与大地之间接入一定电阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压。有一定优越性。另外采用电阻接地方式的变电所当发生一相金属性接地后，健全相电压上升至系统电压，接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，接地点电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时，健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。由此可见，采用中电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来选择。

中性点经电阻接地系统的缺点在与由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用与跳闸，使线路的跳闸次数大大增加，影响了用户的正常供电，使其供电的可靠性下降。

总之，在三相交流电力系统中，采用哪种接地方式要根据电压等级的高低、系统容量的大小、线路的长短和运行气象条件等因素经过技术经济综合比较来确定的，以达到较好的工程效果。

参考文献：

[1]李友文，电厂供电[M]，北京:化学工业出版社，2005.

中性点运行方式 篇3

关键词：中性点接地 小电流接地 大电流接地 选择方式

1 概述

中性点接地的方式关系到电网的安全可靠性、经济性，也直接影响设备的绝缘水平、过电压水平和保护方式的选择，同时还会影响通讯。因此中性点接地方式的选择一直以来都是电力系统的综合性难题。中性点接地方式不仅是电力系统的技术问题，同时也是经济问题。在选择接地方式的决策过程中，要考虑系统的现状和未来的规划，寻求资源的最优配置，使系统具有最优的经济、技术指标[2]。研究中性点的接地方式，主要研究常见的单相接地故障问题。主要的研究方法是遵循电压、电流的互换原则。

2 中性点接地的选择方式和分类[3-9]

2.1 小电流接地 小电流接地中包括中性点经消弧线圈接地、中性点经大电阻接地和中性点不接地三类。小电流接地方式普遍适用于我国的110kV及以下中低压系统，以及国际上与此电压等级相近的系统。当中性点不接地系统的接地电容电流小于10A时，单相接地故障引起的电弧能自行熄灭，因此可使用中性点不接地方式和中性点经大电阻接地方式；若接地电容电流大于10A，此时电弧不能自行熄灭，必须采用中性点经消弧线圈接地。由于消弧线圈本身是感性元件，会与接地电容构成振荡回路，发生谐振过电压；消弧线圈还会使单相接地电流变小，影响继电保护的整定。

2.2 大电流接地 大电流接地可分为中性点有效接地、中性点全接地和中性点直接接地三类，有时为了提高系统稳定性，限制单相接地故障电流，在有效接地系统中有少数中性点经低电阻或电抗接地运行。中性点直接接地的电力系统中，若发生单相接地故障，引起断路器跳闸切除故障的接地电流很大，在这种电力系统中不用装设绝缘监察设备。中性点直接接地方式引起的过电压最小。过电压的大小影响电力系统的绝缘配合，影响电力系统所选择的绝缘水平。但中性点直接接地方式引起的接地电流极大，极易干扰通讯系统。同时，单相接地发生处会产生较大的跨步电压和接触电压。此时维修人员的带电作业风险极大，应当严格遵循安全操作规范。严格的说，电力系统中的变压器中性点直接接地，只能說明该变压器中性点的运行情况，不能作为区分该电力系统的中性点接地方式的标准。若电力系统中全部的中性点都采用直接接地方式，则成为中性点全接地方式。当电力系统的零序电流对正序电流之比不大于3，零序电抗与正序电抗之比不大于1时，该系统可认为是中性点全有效接地；若该系统中只有一部分满足上述要求，则可认为是中性点部分有效接地。

2.3 中性点接地的选择方式[10-14] 在220/380V民用电的三相四线制配电网中，通常采用中性点直接接地。在1kV及以下电力网中，由于绝缘水平要求低，故障波及范围小，可采用任意方式。在3-10kV电网中，考虑到供电可靠性和故障引起的后果，一般采用中性点不接地的运行方式，若接地电容电流大于30A时，可采用经消弧线圈接地。在10-60kV电网中，考虑到此电压等级所承载的负荷类型，主要从供电可靠性方面考虑可采用小电流接地系统。在110kV及以上电网中，主要考虑降低过电压和绝缘水平，在中高压电力系统中采用中性点经消弧线圈接地方式，在高压和特高压电力系统中则采用中性点直接接地方式。

3 结束语

本文在研究了国内外的电力系统中性点接地运行特点后，将中性点接地方式按接地电流大小进行了分类，并根据电网的电压等级，分析了中性点接地方式的适用范围。介绍了我国各级电网所采用的中性点接地方式，并分析了不同的中性点接地系统的运行特性和优缺点。深入研究了不同的中性点接地系统发生单相接地故障时产生过电压的原因，以及对继电保护设备的影响，并提出了相应的解决方案。

参考文献：

[1]黄澄宇.电力系统中性点接地运行方式浅析.科技信息，2010（23）：JO166，JO347.

[2]饶英，曾涛.电力系统中性点接地方式及适用范围.贵州电力技术，2009，12（3）：8-9.

[3]于红，鲁宝安.电力系统中性点选择方式.黑龙江科技信息，2010（3）：25-25.

[4]刘长伟，曲桂华.电力系统中性点运行方式的探讨.黑龙江科技信息，2008（9）：52-52.

[5]张肇斐.电力系统中性点接地方式的探讨.电气技术，2007（10）：

63-66.

[6]李言平.电力系统中性点接地运行方式综述.经济技术协作信息，2010（10）：189-189.

[7]张振岩.电力系统中性点工作方式的分析与选择.中国农村水电及电气化，2005（4）：51-53.

[8]黄福全.电力系统中性点接地方式的分析与比较.广东科技，2009（14）：174-175.

[9]庞元俊，叶予光.电力系统中性点接地方式运行分析.煤炭工程，2003（11）：13-14.

[10]路文梅，李燕.高压配电网中性点接地方式的选择.河北工程技术高等专科学校学报，2004（3）：14-17.

[11]周航.中压配电网中性点接地方式的选择与应用.广西电力，2009，32（2）：40-43.

[12]暴小菲.配电网中性点接地方式的分析与选择.广东建材，2005（11）：123-124.

[13]潘衔.10kV配电网中性点接地方式的优缺点及其选择.贵州电力技术，2009，12（1）：55-55，46.

中性点运行方式 篇4

关键词：中压电网,中性点,运行方式

目前来说, 我国的10k V以及35k V电网的其中性点运行的方式, 大多采用两种方式:即中性点绝缘和中性点经消孤线圈, 这两种方式共同的优点在于:当单相接地系统出现故障的时候, 整个电网可以继续维持2h的运行, 特别是遇到一些特殊的情况, 如雷击或者是由于瞬间出现的单相接地故障时, 电网的供电不会中断。这样就可以保障供电的可靠性。

1中压电网主变中性点运行方式探讨

目前国内功率为110k V、220 (330) k V以及500k V的变电所, 其主变采用的都是中性点直接的接地方式, 主要原因是, 中性点直接接地方式的绝缘配合只要考虑相电压, 因此造价较低。但是需要注意的是:当整个设备发生单相接地故障的时候, 其会产生较大的短路电流, 这些短路电流会严重地威胁到电气设备的安全, 因此, 必须快速对出现故障部分的电气设备进行切除。

1.1 110k V和35k V中性点绝缘

110k V和35k V的变电所供电历史已经有很多年了。35k V和110k V变电所的运行方式都为中性点绝缘。10k V配电网络母线段分段运行, 其主要作用在于限制短路电流以及单相接地的电容电流。因此如果每段10k V母线, 其总长度低于50km, 而且其输电线路为架空线路, , 针对于单相接地的电容电流低于20A, 那么对于10k V单相接地的电网来说, 其故障会有很大地下降, 甚至几乎可以达到零故障, 而且二相对地电压上升几乎达到线电压值, 因此要按照线电压配置来进行10k V配电网络的绝缘工作。10k V配电网络的单相接地均采用报警后人工切除故障。DL/T969-2005《变电站运行导则》6.10.3.4条规定10k V网络的单相接地运行时间不得超过2小时。

1.2 110k V变电所的接地方式

110k V变电所两台主变容量均在31500k VA及以下, 其选用Yn, yn, d11作为接线方式。110k V的配网中性点直接接地, 对于其绝缘要求是按相电压配置。同时还要求当其出现单相接地的时候能够快速地切除故障, 因此, 目前来说, 很多110k V的供电线路都装配有零序电流的保护。目前很多的110k V变电所其主变选用35k V而且侧选用Yn接线, 其中较为重要的主变35k V的侧中性点是通过经消弧线圈的方式进行接地的。而且对于35k V的供电网络来说, 其绝缘的要求是按线电压配置。根据《变电站运行导则》6.10.3.4条的规定, 35k V配电网络其单相接地的运行时间要低于2小时。而且对于220k V的变电所来说, 其主变电压为220/110/35k V, 接线方式为Yn, yn, d11接线。因为主变35k V自身侧无中性点, 而35k V的配电网络又有设消孤线圈补偿电容电流的具体要求。基于以上原因, 对于220k V的变电所来说, 其变电压目前是选用35/0.4k V, Y, yn0, 接线, 接地方式为变中性点经消弧线圈 (接地变) 。

2采用变中性点经消弧线圈存在的问题以及改进措施

随着大型的变电所其单台的主变容量在不断地增大。根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定中的3.1.2条指出, 当电容电流大于20A, 中压配电网应该进行中性点经消弧线圈的接地, 这样能够让接地点在起孤之后电弧能够自然地熄灭 (例如我国江苏、浙江地区, 两省的中压配电网都运用过20k V的电压等级来进行供电, 该等级的电压要求经小电阻接地, 而且单相短路电流要低于600A) 。采用d接线的多为电源变电所以及配电侧, 对于电源变电所可以为其增设接地变, 接地的选择也可以是配电变压器的中性点经消弧线圈或小电阻。

近年来, 相对地以及相对相之间的电容量出现几倍甚至几十倍的增加, 由于雷击导致的单相接地事故逐渐消失, 以往采用小电流进行接地运行方式对于中性点来说其优势没有以前突出了。如果一段电缆其线路的总长度是50km, 每km的电容电流是2A, 而且其总电容电流是100A, 那么, 最合适的接地方式为中性点经小电阻接地。之所以采用这种接地方式, 主要是考虑其经济性, 因为它能够降低电缆对于绝缘的要求, 从而降低了整个配电网的造价。

常规要求规定电气的一次部分需要增设接地变, 而且其额定的容量要能够承受长达2秒钟600A零序电流这一考验。目前很多的典型变电所设计中, 接地变还担任所用变的作用, 根据所用容量计算, 所用变的容量应该小于等于315k VA, 但是如果按照接地变的要求, 10k V需要采用1800k VA的接地变, 20k V需要采用4000k VA的接地变, 关键是运用中性点经大功率的限流电阻来进行接地, 这种接地方式属于最为常规的做法。如果将110/10k V或110/20k V中110k V的主变线组别变成Yn, yn, 在增设不外引的d绕组, 当整个配电网正常运行的时候, 低压侧母线采用分段运行的方式, 各个主变低压的侧中性点分别通过功率较大的小阻值电阻来进行接地, 通过这种接地方式, 能够做到取消接地变以及其相关设备。关键是, 对于主变来说, 增加不外引的d绕和接地变两者的费用相差不大, 但是前者要比后者运行更加稳定, 而且前者的安全性要比后者更高。

3结束语

中压电网中性点运行方式是一个既综合性又系统性的问题, 对于其分析与研究也是长期的工作, 主要体现在对于配电网安全运行的可靠性方面和对于配电网造价的经济性方面, 而且中性点的运行方式能够直接地影响到整个电力系统所具备的绝缘水平, 而且对于系统的过电压水平、系统的继电保护方式等等都会产生很大影响, 因此中性点的运行方式是一个值得我们长期研究的重要课题。

参考文献

[1]电力工业部电力科学研究院高压研究所.DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[M].北京:中国电力出版社, 1997.

中性点运行方式 篇5

【关键词】风光互补；电容电流；接地变

1、概述

特变电工乌鲁木齐达坂城风光互补项目（以下简称该项目）终期50台风力发电机组与风机箱变0.69/35kV侧均采用电缆馈出，箱变高压侧至35kV集电线路电缆长度1.5km，单相接地电容电流约5.25A；架空线路长度22km，单相接地电容电流约2.86A；每回35kV集电线路引入升压站电缆按0.1km计，合计电缆线路长度0.4km，单相接地电容电流约1.4A；光伏区35kV电缆汇集线路长度6.8km，单相接地电容电流约23.8A；进一步考虑升压站附加电容电流约为13%（参见《电力工程设计手册》），合计计算单相接地电容电流按约37.64A考虑。

2、系统对地电容电流过大的危害

经研究分析，35kV单相接地电容电流的急剧增加，当系统电容电流大于10A后，将带来一系列危害，具体表现如下：

1）当发生间歇弧光接地时，可能引起弧光过电压，引起电缆头等绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使系统的供电可靠性大受影响。

2）鐵磁谐振过电压现象比较普遍，容易发生电压互感器烧毁和熔断器的频繁熔断事故，威胁电网安全可靠运行。

3）运维人员发生误操作，碰触到带电部位，受大电流的灼伤，会加重运维人员的伤亡。

4）电弧不能自熄，会破坏周围设备的绝缘，造成事故的扩大化。

3、解决方案的探讨

本项目计算单相接地电容电流按约37.64A，根据DL/T5383-2007《风力发电厂设计技术规范》6.5.1条规定：35KV集电线路或电缆单相接地电容电流大于10A，均应在变电所装设消弧线圈。

按照国家电网【2011】974号文件第9条和新疆电力公司电调【2011】94号文件反措要求，风电场汇集线系统单相故障应快速切除。汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧柜接地方式。经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除，同时应兼顾机组运行电压适应性要求。经消弧线圈接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能可靠选线，快速切除。根据规范及国网公司要求，本项目35kV中性点接地方式有采用消弧线圈接地和采用小电阻接地两种方式：

3.1经消弧线圈接地

采用经消弧线圈接地时，当电容电流发生变化，消弧线圈接入容量方便调整，降低单相接地发生时故障点残留，使电弧容易熄灭，避免长时间燃弧而发生相间短路。但由于消弧线圈的补偿作用，故障电流值较小及电弧不稳定等因素，小电流选线装置灵敏度低，无法选线，经调研发现，风电场在发生单相电缆终端故障的情况下，小电流接地选线装置和消弧消谐装置未能正确动作（有的风电场在消弧消谐装置退出运行的情况下，风电场仍继续运行），使系统较长时间带单相接地故障运行，引起绝缘薄弱环节被击穿，进而迅速发展为相间短路（从故障波形分析单相接地发展为相间故障的时间一般为4.9s～11s），有的导致电缆终端、过电压保护装置发生爆炸或损坏。

3.2经小电阻接地

（1）采用经小电阻接地方式时，小电阻接地改变接地电流相位，使回路中残余电荷加速泄放，促使接地电弧自熄并降低弧光间歇过电压。

（2）系统发生单相接地故障时，零序电流变化明显，中性点经小电阻接地与线路零序保护配合，能够准确、快速的切除故障，减小对系统的影响。

（3）阻尼作用显著，从而消除各种原因引起的系统谐振过电压。

（4）对于电缆线路，大多数故障为永久性故障，直接切除故障，可大大降低操作过电压。

3.3综上所述，对两种35kV接地方式的对比，采用中性点经小电阻接地的方式，能更好的满足电网要求，快速切除故障，避免事故的扩大化。因此，本项目35kV侧采用接地变+小电阻接地方式。

4、设备选择

4.1接地电阻计算

为使35kV汇集线系统发生单相接地故障时能快速切除，电阻值的选择应保证金属性单相接地短路电流为200A以上，为了保证发生单相接地故障时，零序保护能可靠动作，本工程流经接地电阻最小接地电流统一取为Id=300A。电阻值得选择为：

式中Id为单相接地短路电流（Id=In相电压流过接地电阻电流+IC电容电流）

考虑容量，本项目接地电阻值选择为70Ω。

4.2接地变的选择

当发生单相接地故障时，电阻器短时内承受的功率为

如果故障能够快速切除，在选择接地变容量时就要考虑其过载能力，本项目按发生单相接地故障持续10s考虑，根据IEEE Std C62.92.3，对于接地电阻配套的接地变压器，其容量按接地故障时流过接地变压器电流对应容量的1/10.5选取。故本项目接地变容量为：

按10秒流过接地电阻电流为300A，小电阻按70Ω选择，接地变容量应选择577kVA；按照35kV接地变设计序列，最终确定35kV接地变容量为630kVA。

5、结论

风光互补项目35kV集电线路在发生接地故障时，完全有条件停电检查，排除故障后，再向电力系统送电。该系统电容电流如果大于规定值，应满足快速切除故障线路，防止事故的扩大，优先选择经小电阻接地的接地方式。

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电力系统中性点运行方式的探析 篇6

1 方大化工中性点接地方式的分类

1.1中性点不接地系统

方大化工6k V高压厂用电系统属于中性点不接地系统, 当发生单相接地时, 通过接地点的接地电流是系统正常时相对地电容电流的3倍, 而且在设计时这个电流是不准超过规定值。因此, 发生单相接地时的接地电流对系统的正常运行基本上不受影响, 当发生单相接地时, 系统线电压的大小和相位差不变, 从而对运行的电气设备的工作无任何影响。另外系统中设备的绝缘水平是根据线电压设计的, 配电装置往往提高一个电压等级选用, 虽然非故障相对地电压升高1.732倍达到线电压, 对设备的绝缘并不构成直接威胁, 但也必须迅速检查到故障点, 以免绝缘薄弱处第二相接地, 引起短路, 扩大事故。方大化工规定6k V系统母线单相接地运行时间不得超过2小时。在这里讲述一下方大化工6k V母线接地现象及处理:

1.1.1现象

1) 警铃响, “6k V母线接地”光字牌亮;

2) 母线绝缘监察电压表指示一相降低或为零, 其它两相升高或等于线电压;

3) “微机小电流接地选线装置”动作。

1.1.2处理

1) 如微机小电流接地选线装置动作, 根据《微机小电流接地装置运行规程》处理, 汇报值长;

2) 如装置未动作或动作不正确, 按下列方法处理;

3) 根据现象判断是哪相接地, 汇报值长;

4) 询问机、炉、燃等有关专业有无异常设备, 如有应瞬停选择;

5) 如接地信号同时伴有设备跳闸, 禁止将跳闸的设备再次强送;

6) 首先选择有怀疑的设备 (检修后投运的设备、曾经发生过接地的设备、电缆较长的设备等) ;

7) 按由次到主依次选择负荷设备;

8) 切换发生接地母线所带低压变压器;

9) 经上述选择未找到故障点, 应对母线、开关等部位进行检查, 但应遵守《电业安全工作规程》中有关规定, 保持安全距离;

10) 将厂用电切换为高备变运行, 判断工作电源是否接地。高厂变倒高备变运行, 退出BZT压板, 询问网控“高备变A、B分支接地”信号是否存在;

11) 如以上选择均未查出故障点, 可瞬停电压互感器进行选择, 操作原则如下:

(1) 选择一个备用设备, 检查开关各部正常, 传动良好;

(2) 拆除开关下口电缆接头, 在故障相装设一相接地线;

(3) 将开关推入工作位置, 合上开关;

(4) 将电压互感器停电, 拉开开关至检修位置, 拆除接地线, 电缆接头后恢复备用;

(5) 当电压互感器停电后, 检查电压互感器是否接地:

12) 经选择未查出故障点, 则证明母线接地, 汇报上级停电处理;

13) 单相接地运行时间不应超过2小时;

14) 故障消除后, 恢复正常运行方式。

1.1.3中性点经消弧线圈接地系统

中性点不接地系统的电网中, 当电网发生单相接地时, 补偿电网总电容电流的电感线圈, 称为消弧线圈。一般接于发电机或变压器的中性点上。当电网正常运行时, 中性点位移电压很小, 故作用于消弧线圈上的电压很小, 因而流过中性点的电流亦很小。但当电网发生单相接地或相对地电容发生事故性不平衡时, 电网中的电容电流增大, 作用于消弧线圈上的电压也增大, 产生感性电流。电压越大, 感性电流也越大。这个感性电流用来补偿电网内产生的电容电流, 以限制故障点的电流在较小值内, 防止间歇性接地或电弧稳定性接地的产生, 起到熄灭电弧的作用。不直接接地系统供电可靠性相对较高, 但对绝缘水平的要求也高。因这种系统中发生单相接地故障时, 不直接构成短路回路, 接地相电流不大, 不必立即切除接地相, 但这时非接地相的对地电压却升高为相电压的1.732部。方大化工220k V系统发生单相接地故障可以运行2小时, 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, 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2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。接地电流小, 还可减轻对附近弱点线路的影响。

1.1.4中性点直接接地系统

中性点经电阻接地方式, 即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻, 该电阻与系统对地电容构成并联回路, 由于电阻是耗能元件, 也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件, 对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压, 有一定的优越性。直接接地系统供电可靠性相对较低, 当发生单相接地故障时, 除中性点外的另一个接地电流, 构成了短路回路, 接地相电流很大, 为了防止损坏设备, 必须迅速切除接地相甚至三相。当系统发生单相接地故障时, 故障电流即为短路电流, 其值很大, 故障线路或设备必须立即切除, 这增加了断路器的负担, 降低了供电的连续性。但发生单相接地故障时, 中性点对地电压很小, 在理想情况下, 与地保持等电位, 所以各相的对地电压不会升高, 防止了电弧接地过电压问题。由于过电压较低, 绝缘水平可下降, 减少了设备造价, 特别是在高压和超高压电网, 经济效益显著。

2 目前我厂系统中性点的运行方式

1) 对于220k V系统, 主要考虑降低设备绝缘水平, 简化继电保护装置, 一般均采用中性点直接接地的方式, 并采用送电线路全线架设避雷线和装机自动重合闸装置等措施, 以提高供电可靠性;

2) 对于6k V系统, 由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大, 为了提高供电可靠性, 采用中性点不接地方式;

3) 对于380V系统, 采用三相五线制, 零线是为了取得机电压, 地线是为了安全。

3 结论

不同的接地方式各有优缺点, 我们应该根据电网的发展水平、电网结构特点、电容电流水平, 变压器连接组别、电缆化比例、负荷重要程度等实际情况进行综合经济技术比较与分析后决定。本文总结了方大化工电力系统常用的3种中性点接地方式, 并结合实际运行情况对各种接地方式进行分析, 指出各种中性点运行方式的原因及其合理性, , 对方大化工中性点运行方式的管理具有实际意义。

摘要：电力系统中性点接地方式是一个涉及诸多因素的综合性问题, 应充分考虑电网结构和供电及继电保护工作的可靠性、设备与线路的绝缘水平、人身安全及对通讯线路的干扰等因素, 通过技术与经济的综合分析、比较, 来选择合理的中性点接地方式。随着科学技术的进步和我国经济的快速发展, 电力负荷特性对电能的供应质量提出了更为严格的要求。正确选择中性点的接地方式, 是优化电力系统运行特性的前提条件, 是关系到电网运行可靠性关键的技术问题。本文以方大集团化工为例进行分析阐述。

关键词：电力系统,中性点,运行方式

参考文献

[1]电气运行技术问答.中国电力出版社, 1997.

[2]贾伟.电网运行与管理技术问答.中国电力出版社, 2007.

浅谈电力系统中性点运行方式 篇7

电力系统中性点运行方式不同,其技术特性和工作条件也不同,还与故障分析、继电保护配置、绝缘配合等均密切相关,采用哪一种中性点运行方式直接影响到电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、电网的造价以及对通信线路的干扰程度。

1 电力系统中性点运行方式的分类

我国电力系统中性点运行方式主要有三种:中性点不接地运行方式、中性点经过消弧线圈运行方式和中性点直接接地运行方式。前两种中性点运行方式发生单相接地时,接地电流小,称为小接地电流系统;后一种当发生单相接地时,接地电流大,称为大接地电流系统。

1.1 中性点不接地系统中性点对地绝缘,这种方式适用于农

村10kv架空线路辐射形或树状形的供电网络,不需任何附加设备,投资省,结构简单,运行方便。中性点不接地运行方式发生单相接地故障时其接地电流很小,它提高了供电的可靠性,为排除故障和倒闸操作赢得了时间,非故障相电压升稿不大,不会破坏系统的对称性,可继续运行1~2小时,若是瞬时性故障,一般也能自动熄弧。

当中性点不接地的系统中发生单相接地时,接在线电压上的用电设备的供电并未遭到破坏,因此,它们可以继续运行,这是中性点不接地运行方式的优点。但是不能长时间运行,因为此时非故障电压升高,很有可能使得绝缘薄弱点被击穿,引起两相接地短路而使电气设备受到严重损害。在中性点不接地电网中,必须设置专门的监察装置,一旦有单相接地故障,运行人员可以及时发现,并采取相应的处理措施。

在中性点不接地系统中,如果接地的电容电流较大,在接地处引起的电弧不仅很难自行熄灭,甚至还有可能出现周期性熄灭与重燃的间隙电弧。间隙电弧会引起相对地的过电升高,其数值可达(2.5~3)Uph。这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上,更容易引起另一相对地击穿,即而形成两相接地短路。

1.2 中性点经消弧线圈运行方式采中性点经消弧线圈运行方

式,是在中性点和大地之间接入一个电感消弧线圈。消弧线圈被放在充满变压器的油箱内,它的主要构成部分是带带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组,其中绕组的特点是电阻很小,电抗很大。可以通过改变接入绕组的匝数来改变消弧线圈的电感。显然,在正常的运行状态下,由于系统的三相电压对称,中性点电压为零或者数值很小,所以通过消弧线圈的电流也很小。一般情况下采用过补偿方式,可以避免引起谐振。在系统电流突然减少的情况下,不仅不会引起谐振,反而会离谐振点更远。

在系统发生单相接地故障时,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围内。中压电网的接地电流得到补偿,并不会将单相接地故障发展为相间故障,从而大大提高了中性点经消弧线圈运行方式的供电可靠性。

1.3 中性点直接接地运行方式将系统的中性点用导线直接与

接地体连接起来,即所谓的中性点直接接地运行方式。在这种运行方式下,电网无论处于任何工作状态,中性点的电位都保持为零。单项接地故障发生时,故障相直接经过接地点接地的中性点短路,单相接地短路电流的数值很大,这位继电保护装置动作提供了可靠性,可以迅速切除故障部分,使得非故障部分仍然能够继续运行。

在中性点直接接地系统中,当单相故障发生,系统会切断故障送电线路,从而中断对用户的供电。运行经验表明,在1kv以上的电力网中,大多数的单相接地故障,特别是架空送电线路中的单相接地故障,瞬时性故障所占的比例最大。在切除故障部分以后,接地处的绝缘会迅速恢复,线路也立即可以恢复工作。为了使供电可靠性得到保证,目前在中性点直接接地的电网中,自动重合闸装置都已经得到装设。该装置会在系统切除单相接地线路以后,立即自动重合闸一次,如果故障为瞬时故障,重合闸成功,即可恢复正常的供电。

中性点直接接地运行方式的主要优点是:相接地故障的发生不会引起非故障相对地电压的升高,因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。电网的电压和经济效果成正比。而且与中性点不接地和经消弧线圈接地的系统比较起来,中性点直接接地系统更容易实现有选择性的接地保护。因为另外两种系统单相接地电流远远小于正常负荷电流,而中性点直接接地系统却不存在这个问题。

2 我国电力系统中性点的运行力式

2.1 零线是为了取得相电压,地线是起安全保护作用,电压为

380/220 V的系统,采用三相五线制,1kv以下的电网的中性点采用不接地运行方式运行。

2.2 一般单相接地时的电容电流不是很大,20~60kv的系统,是

个中间情况。网络不是很复杂,一般均采用中性点经消弧线圈接地的运行方式,设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不具有显著作用。

2.3 对于110kv及以上的系统,一般均采用中性点直接接地的

运行方式,简化继电保护装置,主要考虑降低设备绝缘水平,对于110kv及以上的系统,为提高其供电的可靠性,一般采用输电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施。

2.4 对于6~10kv系统,一般均采用中性点不接地或经消弧线圈

接地的运行方式,主要是为了提高其供电的可靠性,因为设备绝缘水平一般对于设备造价影响不大。

3 结论

我们要因地宜地确定配电网中性点运行方式.从长远的发展观点来看,各地区要认真总结当地配电网的发展水平、电网结构的特点。

参考文献

[1]吴靓,谢珍贵.发电厂及变电所电气设备[M].北京:中国水利水电出版社,2004.

[2]卢文鹏,吴佩雄.发电厂变电所电气设备[M].北京:中国电力出版社,2005.

[3]王晓玲等.电气设备及运行[M].北京:中国电力出版社,2007.

中性点运行方式 篇8

一、接地距离保护和零序电流保护配合分析

在实际运行中, 接地距离保护比零序电流保护要可靠一些, 但是接地距离的改变经常引起灵敏度的下降, 而零序电流保护辅助接地距离保护的时候, 可以有效提高灵敏度, 起到了很好的互补配合作用。为了更好的保护电网的运行, 接地距离保护和零序电流保护必须相辅相成, 密切配合。通过接地距离保护最小保护范围的确定, 对零序电流保护躲开此处进行整定计算, 不仅可以提高电网保护的可靠性, 还可以减少继电保护值, 降低计算整定的工作量。

二、整定计算和事故模拟

如图1所示, 为一电网接线和序网图。B-2为BC母线所在降压变电站的主变中性点, 并且直接接地, B-3亦是主变中性点, 放电间隙接地, B-1、B-5为主备用电池, 6DL开关处为断开状态, B-1/B-4/B-5的变压器中性点都是直接接地, 为了方便计算, 在这里不考虑双回线接线和零序互感。

整定计算基于4DL线路, 在Ⅱ、Ⅳ段用整定零序保护, 而Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ采用接地距离保护, 两种保护模式相互配合。通过零序Ⅲ、Ⅳ段延时, 让不灵敏部位躲过零序电流。

1. 零序电流保护的整定计算

(1) 4DL零序电流保护Ⅲ段配合6DL零序电流保护Ⅱ段, 经过计算可知4DL零序电流保护Ⅲ段保护定值为1520安, 灵敏度校正系数为2.23, 符合相关规定, 而零序Ⅲ段时间为1秒。

(2) 零序Ⅳ段配合6DL零序Ⅲ段。通过计算可知4DL零序电流保护Ⅲ段保护定值为248.4安, 灵敏度校正系数为13.6, 符合相关规定, 而零序Ⅲ段时间为2.1秒。

2. 接地距离保护的整定计算

(1) 4DL开关的接地距离Ⅰ段的整定计算, 依照躲过线路末端接地短路时产生的电流原则, 经过计算可知, 保护定值为8.1欧, 接地距离Ⅰ段时间为0秒。

(2) 4DL接地距离保护Ⅱ段配合6DL接地距离保护Ⅰ段, 不超过6DL接地距离Ⅰ段的保护范围, 通过计算可知定值为15.3欧, 灵敏度校正系数为1.32, 符合相关规定, 接地距离Ⅱ段时间为0.5秒。

(3) 4DL接地距离保护Ⅲ段配合6DL接地距离保护Ⅱ段, 不通过计算可知定值为17.8欧, 灵敏度校正系数为1.54, 符合相关规定, 接地距离Ⅱ段时间为2秒。

3. 事故模拟

图2为事故模拟图。已知4DL的零序电抗为1.66欧/千米, 正序电抗为0.51欧/千米, d1、d2两个接地点和4DL开关的距离分别为4千米和6千米。

(1) B-2直接接地, B-3间隙接地, D母线所在变电眼为辐射状单电源供电模式, 故B-4对4DL和5DL接地时的零序电流无关。设基准电压值为115千伏, 通过计算可知, d1和B-2之间的零序阻抗为6.64欧, 小于前面计算的接地距离保护Ⅰ段定值8.1和Ⅱ段值15.3欧, d2和B-2之间的零序阻抗为9.96欧, 小于前面计算的接地距离Ⅱ段值15.3欧, 大于Ⅰ段定值8.1;d1的零序电流为1797安, d2的零序电流为1568安, 均大于零序电流保护Ⅲ段值1520和Ⅳ段的248.4安。

通过计算可以看到, 在4DL线路中的d1点出现单向金属性接地情况的时候, 零序电流和接地阻抗都会触动保护行为, 零序电流保护和接地保护开启, 当故障解除后已经启动的保护装置返回最初。跳闸行为由阻抗元件启动控制, 改善高阻接地的零序电流一次值为72安, 小于4DL的最小零序电流3380安, d2点在接地距离Ⅰ段的末端, 单相金属性接地时, 接地保护Ⅱ段跳开, 零序电流保护Ⅲ、Ⅳ段和接地保护Ⅲ段返回。所以变压器中性点接地方式的改变不会影响接地距离保护。

三、变压器中性点接地方式对两种保护模式的影响分析

电网事故或者负荷调整的时候, 会改变运行方式, 连着也会改变两种保护模式的接地电流, 为了保证其运行的可靠性和灵敏性, 需要充分考虑变压器中性点接地方式对两种保护模式的影响。接地距离保护中, 经过高阻时可能会出现灵敏度不高的现象, 而零序电流保护很好的解决这个问题。完美的解决这个问题需要高超的科技和高成本的投入, 虽然目前这种影响还或多或少的存在, 但是只要合理规划, 这种零序电流保护辅助接地距离保护的模式仍然可以广泛应用。

通过事故模拟, 零序电流保护和三段式接地距离保护相互配合, 论述了中性点运行方式对变压器线路保护的影响情况, 两种方案合理配置, 相互辅助, 具有很好的实用价值。

参考文献

[1]李慧娜, 罗虎, 黄志博等.变压器中性点接地刀闸投退分析[J].机电信息, 2011 (, 9) :11, 15.

中性点运行方式 篇9

关键词：中性点,电力系统,接地方式

1 方式分类

中性点在电力系统中接地方式主要有两种, 一种是直接接地或者接地前经过的阻抗非常低, 这种系统被称作大接地系统;而另一种则是不接地的方式, 中性点不接地而是经过消弧线圈或者是在接地前, 连接阻抗较高, 该系统被称作小接地系统。而在目前的电力系统中采用较为广泛的中性点接地方式有三种, 分别是不接地系统、连接消弧线圈系统以及直接接地系统。

1.1 不接地中性点系统

这种不接地的中性点其实质就是令中性点在连接上对地绝缘, 这种系统在结构上简单, 且方便系统运行, 没有一些繁杂的附加设备, 无需另外投资, 降低了系统的建设成本, 较为适用的供电网络为农村加设的树形以及辐射形10KV长线路网络。若是该种不接地系统一相发生了接地, 那么同该相相连接的电器的供电若是没有受到破坏, 那么设备就会继续运行, 这种情况就会变为潜在威胁, 不易被发现, 但是电网若是处于该状态长期的连续运行, 就会造成非故障电压异常升高, 导致系统的绝缘部位的薄弱点击穿可能性升高, 从而导致两相接地短路, 会对电气设备造成负面影响。

因此在不接地的中性点应用电网中, 对于不接地的中性点必须要设置监察装置进行专门的监察, 用来保证运行人员可以及时发现该类故障, 并对此进行排除, 将其从系统中切除。

中性点的不接地系统中, 若是接地电容通过的电流过大, 那么在不接地的系统中, 就会出现间隙电弧, 这种现象主要表现为电弧重燃以及周期熄火。

电网作为一个震荡回路, 其具有电感以及电容, 因此间歇电弧会造成过电压的出现, 相对地最高可以产生 (2.5-3) UX的过电压, 这种过压会直接通过接地点传至整个电力系统, 因此会引发其他相的击穿, 造成两相的接地短路。

若是电网是3-10KV的电压, 那么对于接地时一相的电流容量应当小于30A, 如果大于这个值那么就会导致电弧无法自熄, 而若是电力网的电压级别为20-60KV之间, 那么间歇电弧就会引起更大的过电压, 因而威胁到系统中一些绝缘部位, 电弧自熄就更加不可能, 所以, 在一般的电网运行中, 要去一相接地时, 其电容电路必须要小于10A。

1.2 经过消弧线圈

若是一相接地时其中的电流超出了必要的允许范围, 那么可以在中性点的接地部位加装一个消弧线圈, 用以解决电弧无法自熄的问题, 这种接地方式别称作是经消弧线圈进行接地的中性点接地方式。

通过消弧线圈, 中性点中一相接地时在中性点以及大地之间加装设置了一个消弧线圈, 这种电感线圈带有铁芯以及铁芯外的绕组, 通过将这种线圈结构放入变压器油箱的变压器油中, 用以消除电弧。由于绕组的电阻很小, 可是其电抗较大。并且通过改变铁芯绕组的匝数能够对消弧线圈的电感随意调节, 因此在系统正常运行时, 中性点电压数值较小, 因此在消弧线圈中通过的电流也不会很大, 使用过补偿的方式能够有效保证避免系统中出现谐振现象, 即便是电流突然降低, 或者某回路线路突然被排除, 即使上述现象出现, 也只会使其距离谐振点更远。

若是系统中出现了单相接地, 消弧线圈可以通过电感电流对接地电流予以一定的补偿, 使得接地点处电流能够降低到电弧自熄电流范围, 主要特征是若是在单相接地故障时, 电网仍旧能够继续运行两个小时以上, 但是在中压电网中, 由于接地电网得以补偿, 所以在接地故障中不会发生相间故障, 所以通过介入消弧线圈的方式能够有效提高接地点的可靠性, 电网供电安全性大大提高。这种方式相对于经低阻抗接地的方式更稳定。

相对于一些消弧线圈的应用, 系统中一相接地中故障相的对低电压是0, 这一点同不接地中性点一样, 而在非故障时, 相的对地电压则会相对提高, 有些甚至是提高数倍, 由于三相线的电压大小没有太大改变, 因此系统能够暂时运行, 但是不能带故障运行两个小时以上, 由于消弧线圈对于瞬时性的故障消除作用较为明显, 这是由于电流经过消弧线圈后能够被大大被削弱, 使得电流降至规定值以下, 从而消除电弧。另外由于接地电流的降低, 对于附近一些弱点电路的影响也会相对的减弱。

在使用消弧线圈的中性点接地系统, 同不接地系统一样, 中性点各项的绝缘要求必须符合设计要求。

1.3 经电阻接地系统

经电阻接地的中性点接地方式, 就是在大地同中性点之间加入电阻, 使得系统对地电容同该电阻并联形成回路, 由于电阻的耗能, 使得该电容可以作为电荷释放以及谐振阻压原件, 这对于谐振过电压的防止以及间歇电弧现象都有一定的防止作用。

中性点在任何状态下在任何电网中, 都应当保证其电位值为零0, 若是其中一相接地, 那么当一相直接接地就会同接地的中性点之间形成短路, 此刻, 短路电流最大, 因此对于一相接地发生短路的系统应当做出继电保护, 将故障从电力系统中排除。

直接接地的中性点若是发生了一相接地情况, 那么该故障同经过电抗器然后再次接地的一样, 会引发电路切断动作, 导致很多用户的供电被迫中止, 实际的供电工作经验中可以表明, 1000V以上的供电系统中, 很多由此引发的接地故障多数都具有瞬时性, 尤其是在一些架空输送线路中, 切除故障线路之后, 接地绝缘能够有效恢复, 并且不会影响送电, 电网功能能迅速恢复。

目前我国电网接地中性点中, 通过加装了自动重合闸用以提高供电线路的迅速恢复能力, 系统出现故障并对一相接地的故障部位排除之后能够迅速自动重合, 若是故障具有瞬时性, 那么通过这种试送可以快速恢复送电。

2 我国目前常用的中性点接地方式

我国目前电力系统中使用的中性点接入方式大多数需要综合考虑电网需要, 主要方式有:

2.1 针对6KV以上10KV以下的电力系统, 由于绝缘水平电压对于设备的投入资金影响较小, 为了达到电网的可靠性要求, 一般中性点接地采用了增加消弧线圈或者是不接地的方式。

2.2 而针对的大于110KV的系统, 则需要简化系统的保护装置, 将设备的绝缘水平予以降低, 因此中性点的接地一般选用直接接地方式, 并在系统中增加自动重合闸以及避雷线等, 提高电网的可靠性。

2.3 20KV以上60KV以下的电力系统, 作为中间系统, 即便是出现了一相接地的故障, 其电流也不会很大, 由于该网络复杂度不高, 因此一般消弧线圈的方式采用较多。

2.4 而针对1KV规格的电网, 中性点接地的方式采用的为不接地方式, 但是系统电压由于为380/220V, 通常使用的是三相五线制, 零线主要是获得机电压, 而地线则用以保障安全。

3 结束语

每个地区的电网发展水平不同, 因此根据具体的要求以及电网结构的实际特点, 从长足的发展角度看, 合理的中性点接地方式选择能够有效推动电网建设发展。

参考文献

[1]陈劲达, 崔泰琰, 姚腾飞.浅谈电力系统供电可靠性[J].中国西部科技, 2011, 18.

[2]张良, 李晋民.对侧运行方式对零序电流保护的影响[J].电力学报, 2011, 4.

中性点运行方式 篇10

【关键词】冶金企业；中性点低电阻接地；6～10kV配电网

钢铁冶金企业电力负荷大，一般拥有相对独立的3～35kV企业配电网。厂区内大量使用电缆配电，对地电容电流较大。

国内冶金企业中6～10kV电压等级配电网中使用较普遍的是中性点不接地系统，其优点是当系统发生接地故障时，只发出接地报警信号而不马上跳闸，给维护人员一定的准备时间，保证了供电的连续性。随着生产规模的不断扩大，发生接地故障时接地电容电流也随之增大，电弧难以自熄，间歇性电弧引起的内部过电压会损坏配电设备和线路，在电缆沟内不能自熄的电弧可能引起火灾。

国外的冶金企业中，中性点经低电阻接地方式在6～10kV电压等级配电网应用较为普遍，在一些国内大型钢铁项目中，也在6～10kV电压等级采用了中性点经低电阻接地方式，本文将就中性点经低电阻接地方式在国外某烧结厂10kV系统中的应用进行探讨。

1.烧结厂中6～10kV电压等级常用的两种接地方式比较

1.1中性点不接地方式

配电网中性点不接地系统属于非直接接地系统的一种，实际上可以看作是经容抗接地系统。该容抗是由电网中的架空线路、电缆线路、电动机和变压器绕组等对地耦合电容所组成，其主要特点是：

（1）当发生单相接地时，仅非故障相对地电压升高而相间电压对称性并未破坏，故不影响三相用电设备的供电。当单相接地电容电流不大时，所引起的热效应为电网各个元件的绝缘所能承受，故允许电网带接地故障运行一段时间，通常是1～2小时。

（2）对于单相接地电容电流很小的系统（6～10kV电网在5A以下），许多瞬时性接地闪络常能自动消弧，不至于转化为稳定性故障，因而能迅速恢复电网正常运行。

（3）可能产生异常过电压，这是中性点不接地系统的主要缺点。当发生单相接地故障时，有时会产生铁磁谐振过电压，使非故障相的高电压达到运行相电压的4～4.5倍，当发生弧光接地时，由于多次反复重燃使非故障相过电压，一般为运行相电压的3倍，最高可达3.5倍，并且能量大，持续时间长，遍及全系统。这将影响设备绝缘，大大降低使用寿命，还会使接地型电压互感器产生磁饱和而引起铁磁谐振，以致使熔断器熔丝熔断甚至烧坏电压互感器；还会引起相间接地短路故障，扩大电网的故障范围。

（4）适用范围：中性点不接地系统适用于单相接地电容电流较小的系统。

1.2中性点经低电阻接地系统

当电网发生单相接地故障时，由于人为增加了一个与电网接地电容电流相位相差90度的有功电流，就使流过故障点的电流为两种电流的矢量和，这种系统的特点为：

（1）能抑制单相接地时的异常过电压。当阻性电流为容性电流的两倍以上时，可将接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2倍以下，从而有效地防止了异常过电压对电机，电缆绝缘的危害。

（2）继电保护简单。由于单相接地电流较大，可以采用简单的零序保护作用于跳闸，迅速切断故障，有利于电缆防火。

（3）系统运行维护简单，并对企业电网发展适应性强。中性点接地电阻值按照企业最终规模选择，即使在运行过程中电网参数发生改变，也不需要调节电阻值，所以运行维护很简单。

（4）接地故障电流引起的热效应增大。由于人为地增加接地有功电流来保证零序保护的灵敏系数，从而引起电流热效应增大，保护装置应动作于跳闸断开故障线路。

（5）节省电缆投资。中性点经低电阻接地系统在发生单相接地故障时，继电保护动作，迅速切断故障，因而对电缆的对地绝缘水平要求降低，6kV和10kV系统分别可选用对地额定电压为3.6kV和6kV的电缆，从而节省了电缆的投资。

（6）适用范围：当电网接有较多的高压电动机或者较多的电缆线路时，由于它们的绝缘水平较低，瞬时性的接地故障相对较少，为了保证绝缘和减少单相接地发展为多重接地故障，宜采用中性点经低电阻接地系统。

2.中性点经低电阻接地系统在烧结厂的工程应用

2.1单相接地电容电流的计算

烧结厂中一般使用电缆配电，而中性点不接地系统的单相接地电容电流主要由电缆对地电容决定，发生单相接地故障时故障点流过单相接地电容电流，10kV系统电缆线路电容电流可按下式计算：IC=[95+1.44S]*Ur*l/[2200+0.23S]A，式中 S为电缆芯线的标称截面，mm2；Ur为线路额定线电压，kV；l为线路长度，km；IC为接地电容电流，A。简单估算时还可以采用下式：IC=0.1 Ur*lA， 即10kV系统根据电缆长度估算为1A/km。

本烧结工程中10kV电缆长度约为15km，算得单相接地电容电流约为15A。根据国外业主的使用习惯和运行经验，并综合考虑供电可靠性要求后，最终决定10kV系统采用中性点经低电阻接地方式，在35/10.5kV（D，yn1）主变压器二次侧使用的200A，10S的中性点接地电阻。

2.2接地电阻器的选择

目前常用的接地电阻器，从材质方面区分主要有铸铁、不锈钢、合金及非金属材料等几种类型。本工程采用的是不锈钢材料，具有耐腐蚀性好，温度系数小而阻值比较稳定，在温度剧烈变化时不易破裂等优点。

接地电阻器的阻值可按下式计算：R=Un/（√3*IR）*103，R为中性点接地电阻器的阻值，欧姆；Un为系统标称电压，Kv； IR为电阻电流，A。

本工程采用200A的电阻电流，带入上式可得R=10/（√3*200） *103=28.87A。

2.3零序电流互感器的选择

零序电流互感器的应用一般都选用较小变比，常用的如：50/5、75/5、100/5、150/5、 200/5、20/1、50/1、100/1、150/1、200/1，因为只有发生一次接地故障时，零序电流互感器才有输出。人们不会让接地电流很大时才使保护动作（不用考虑躲过负荷电流）。可是由于一次绕组是电力电缆，仅有一匝，这样，50/5的零序电流互感器的二次额定匝数，仅10匝，所以50/5的零序电流互感器负荷特性较差，实际负载阻抗和零序电流互感器的容量不一致时将会出现较大的误差，而且在低于额定电流时误差也会加大，所以在允许的情况下尽量选用大一些的变比。 在工程中互感器一次侧电流可按接地电阻电流的一半选择，本工程中采用200A的接地电阻器，零序电流互感器变比选择为100/5A。

2.4避雷器的选择

中性点不接地系统采用无间隙氧化锌避雷器时，发生故障较多，影响系统安全运行，因此多采用有间隙氧化锌避雷器。采用中性点经低电阻接地系统后，为无间隙氧化锌避雷器提供了良好的运行条件，由于它对浪涌过电压响应迅速，进一步降低了过电压，有利于系统安全运行。

中性点运行方式 篇11

关键词：中性点不接地,中性点经消弧线圈接地,中性点经电阻接地

配电网 (Distribution Network) 是指在电力网中起电能分配作用的网络, 通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电的网络。

三相交流电力系统中性点与大地之间的电气连接方式, 称为电网中性点接地方式。中性点接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性, 同时直接影响系统设备绝缘水平的选择、过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等[1]。

1. 中性点不接地

根据我国的传统设计经验, 10kV电力系统普遍采用中性点不接地方式。

系统正常或发生单相接地时, 三个线电压保持对称, 并且接地点仅流过很小的电容电流 (也称为小接地电流系统) , 接地点一般不发生电弧, 三相用电设备能正常工作, 允许继续运行1～2小时, 供电可靠性高。

这种系统发生单相接地时, 中性点电压升高为相电压, 其它两条非故障相对地电压升高到线电压, 是正常时的倍, 因此绝缘要求高, 增加绝缘费用。

处理单相接地最困难的是找出接地点, 过去多用“试拉”的方法, 一路一路地停, 拉到哪路, 接地信号消除了, 就是这路有问题, 然后再由人工进行查找;查找主要凭借经验, 无法实现选择性切除故障。

随着电网规模的扩大, 网络结构发生很大变化, 特别是电缆线路的比例逐年增多, 而电缆线路比同等长度架空线路的电容电流大25A (三芯电缆) ～50A (单芯电缆) , 导致对地电容电流剧增, 建弧率明显增大[2]。对10kV电网若线路总长不超过1000km, 其接地电流将不超过30A, 35kV线路若总长不超过100km, 其接地电流将不超过10A, 这种电弧不足以稳定燃烧, 弧光在交流电压升高到一定值时发生, 在电压接近过零时熄灭, 周而复始, 形成周期地熄灭与重燃的间隙电弧, 持续的电弧造成周围空气的游离, 破坏了空气的绝缘, 电弧的反复熄灭与重燃, 也是反复向电网电容充电的过程, 由于电容能量不能释放, 每个循环使电容电压升高一个台阶, 引起弧光接地过电压。发生单相弧光接地时过电压的最大值理论上将达到:Umax=1.5Um+ (1.5Um-0.7Um) =2.3Um, 实测结果显示过电压幅值高达正常相电压幅值的3～3.5倍。这样高的过电压如果数小时作用于电网, 势必会造成电气设备内绝缘的积累性损伤, 在健全相的绝缘薄弱环节造成绝缘对地击穿, 进而发展成为相间短路事故。弧光接地过电压还会使电压互感器发生饱和, 激发铁磁谐振过电压, 由此带来的经济损失和社会影响越来越大。例如北京供电局在1998年7～10月, 由于10kV系统单相接地而引发的事故便达4起, 产生的过电压有的造成全站停电, 影响重要用户供电, 有的造成主变压器损坏、开关柜烧毁和避雷器爆炸等。

从诸多10kV系统的运行现状和经验来看, 系统单相接地引发的电网事故愈来愈多, 过电压发生的概率越来越高, 由于过电压造成的事故在整个电气事故中所占的比例也越来越大, 最初采用的中性点不接地方式受到严峻的考验。

2. 中性点经消弧线圈接地

在中性点不接地系统中, 当电容电流超过《电力设备过电压保护设计技术规程》规定值 (3～10kV电网为30A;20kV及以上电网为10A) 时, 电弧不易熄灭, 中性点应经消弧线圈接地。

在正常情况下, 三相系统是对称的, 中性点电流为零, 消弧线圈中没有电流通过。

当系统发生单相接地时, 流过接地点的电流是接地电容电流与流过消弧线圈的电感电流之和, 二者方向相反, 互相补偿, 从而达到限制接地电流、避免在接地点形成弧光的作用, 也避免了过电压的产生。

适当选择消弧线圈的感抗, 可以将接地点电流减小到很小, 所以这种方式也属于小接地电流系统, 具有故障跳闸率低、供电可靠性高的优点。它处理故障依然是“试拉”法, 无法保证选择性。

在我国诸多电网, 特别是一些大型工矿企业的10kV系统都进行了中性点经消弧线圈接地方式的改造, 技术可行, 经验成熟, 运行可靠, 是行之有效的方式。

但是, 消弧线圈的调节范围有限, 往往不适合投入初期和终期负荷变化的需要, 而且消弧线圈各分头的标称电流与实际电流相差较大, 运行中会因此而发生谐振现象, 特别是计算电容电流在实际操作上很困难, 计算数值往往与实际数值相差很大很难保证补偿适当, 当单相接地故障点残流仍大于10A时, 接地电弧不能自熄, 仍产生较高倍数的弧光接地过电压, 更为严重的是, 有可能造成消弧线圈欠补偿, 形成谐振过电压, 从而产生副作用。消弧线圈也无法补偿谐波电流, 而目前有些城市或工厂中的谐波电流所占比例达到5%～15%, 仅谐波电流就足以支持电弧稳定燃烧[3]。这些因素都使得消弧线圈没有发挥应有的作用, 形同虚设。

消弧线圈接地方式的使用是否成功很大程度上取决于消弧线圈、跟踪系统、选线装置本身的可靠性, 因此必须加强消弧线圈的管理工作, 以取得良好的运行效果。

3. 中性点经电阻接地

在交流电网中, 特别是以电缆供电的网络, 中性点采用电阻接地日益广泛。

中性点经电阻接地系统, 就是在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路, 由于电阻是耗能元件, 在中性点经电阻接地的配网中, 当接地电弧熄弧后, 系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放掉, 所以当发生下一次燃弧时其过电压幅值和从正常运行情况发生单相接地故障的情况相同, 不会产生很高的过电压, 可以有效地限制弧光接地过电压。中性点电阻也相当于在谐振回路中的系统对地电容两端并接的阻尼电阻, 由于电阻的阻尼作用, 基本上可以消除系统的各种谐振过电压。试验表明, 只要中性点电阻不是太大 (不大于1500Ω) 均可以消除各种谐振过电压, 电阻值越小, 消除谐振的效果越好。

城网采用中性点经电阻接地的方式, 国外早已运行, 如日本采用高阻抗接地方式, 美国主要采用中性点经中电阻接地方式, 法国以低电阻接地方式居多。我国九十年代初已开始因地制宜在10kV城网中推广中性点经电阻器接地方式, 如今在上海、南京、广州、深圳等一批城市得到广泛应用和发展, 另外许多城市也进行了中性点经电阻接地的改造工作。

我国现在还没有规范对中性点电阻的选择作出明确的规定。中性点电阻值的选择必须根据电网的具体条件, 要考虑限制间隙性弧光接地过电压的倍数、继电保护的灵敏度、对通讯线路的干扰、接触电压及跨步电压等因素, 分析比较, 按综合效果最佳的原则选择。

中性点经高值电阻接地系统是限制接地故障电流水平为10A以下, 以限制由于间歇性电弧接地故障时产生的瞬态过电压。一般适用于某些小型6～10kV配电网和发电厂用电系统。

中性点经中值电阻接地系统, 接地故障电流控制在50～100A, 仍保留了内过电压水平低、地电位升高不大、正确迅速切除接地故障线路等优点, 但也具有切除接地故障线路间断供电等缺点。

中性点经小电阻接地系统与零序过电流保护或限时速断电流保护配合, 在发生单相接地故障时, 故障线路的零序保护动作, 在0.5～2.0秒内跳开本线路的断路器。深圳市城市电网自1996年开始实施10kV电网中性点经15Ω小电阻接地方式, 至2000年已有城区20多个220kV、110kV变电站、70多套中性点电阻柜运行, 经过四年多运行检验, 零序保护动作近500次, 统计分析证明, 零序保护动作正确率达99%以上, 配电设备重大或特大事故大幅降低。北京、广州等地的变电所则采用9.9Ω的小电阻接地方式, 降低了瞬态过电压幅值, 并使灵敏而有选择性的故障定位的接地保护得以实现。北京供电局、广州供电局、深圳供电局经过事故统计分析证明, 采用小电阻接地方式后人身安全事故也有大幅度的下降。

中性点经电阻接地系统的缺点在于由于接地点的电流较大, 当零序保护动作不及时或拒动时, 将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害, 导致相间故障发生。此外当发生单相接地故障时, 无论是永久性的还是非永久性的, 保护装置均作用于跳闸, 使线路的跳闸次数大大增加, 影响了用户的正常供电, 供电可靠性下降。

综上所述, 几种中性点接地方式各有优缺点, 一般地, 以架空线路为主的城乡配网, 以系统电容电流是否大于10A来确定, 选用中性点不接地或自动跟踪消弧线圈接地方式;以电缆线路为主的城乡配网, 系统电容电流较大, 一般可选用小电阻接地方式, 牺牲一些供电可靠性, 来防止扩大事故;以架空和电缆混合线路为主的城乡配网, 兼顾架空和电缆线路的特点, 使配网的接地方式选择在自动跟踪消弧线圈和小电阻两种方式上左右为难, 例如上海35kV和10kV电网的中性点接地方式就有经消弧线圈接地和经电阻器接地两种方式, 北京的10kV电网也是中性点经消弧线圈接地和电阻器接地并存, 主要是从本网实际出发, 根据电压等级的高低、系统容量的大小、线路的长短和运行气象条件等因素经过技术经济综合比较来确定, 根据自己的经验和传统, 权衡利弊、因地制宜地选用, 以达到较好的工程效果, 而不应按电压等级“一刀切”。

参考文献

[1]陈珩.电力系统稳态分析 (第三版) .中国电力出版社, 2007

[2]李明, 王斌.配电网中性点电阻接地方式和消弧线圈接地方式比较.[J]天津电力技术, 2011, (1)