電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方法有哪幾種？
添加時(shí)間 2018-06-19
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電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有不接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)消弧線圈接地或直接接地等多種。我國(guó)電力系統(tǒng)目前所采用的中性點(diǎn)接地方式主要有三種：即不接地、經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。小電阻接地系統(tǒng)在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛，我國(guó)開(kāi)始部分應(yīng)用。
1、中性點(diǎn)不接地（絕緣）的三相系統(tǒng)
各相對(duì)地電容電流的數(shù)值相等而相位相差120°，其向量和等于零，地中沒(méi)有電容電流通過(guò)，中性點(diǎn)對(duì)地電位為零，即中性點(diǎn)與地電位一致。這時(shí)中性點(diǎn)接地與否對(duì)各相對(duì)地電壓沒(méi)有任何影響。可是，當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的各相對(duì)地電容不相等時(shí)，及時(shí)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，中性點(diǎn)的對(duì)地電位便不再是零，通常此情況稱為中性點(diǎn)位移即中性點(diǎn)不再是地電位了。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，多是由于架空線路排列不對(duì)稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生接地時(shí)：一是未接地兩相的對(duì)地電壓升高到√3倍，即等于線電壓，所以，這種系統(tǒng)中，相對(duì)地的絕緣水平應(yīng)根據(jù)線電壓來(lái)設(shè)計(jì)。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，因此可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，這是這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。但不許長(zhǎng)期接地運(yùn)行，尤其是發(fā)電機(jī)直接供電的電力系統(tǒng)，因?yàn)槲唇拥叵鄬?duì)地電壓升高到線電壓，一相接地運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)造成兩相短路。所以在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視或接地保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)能發(fā)出信號(hào)，使值班人員迅速采取措施，盡快消除故障。一相接地系統(tǒng)允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，最長(zhǎng)不得超過(guò)2h。三是接地點(diǎn)通過(guò)的電流為電容性的，其大小為原來(lái)相對(duì)地電容電流的3倍，這種電容電流不容易熄滅，可能會(huì)在接地點(diǎn)引起弧光解析，周期性的熄滅和重新發(fā)生電弧。弧光接地的持續(xù)間歇性電弧較危險(xiǎn)，可能會(huì)引起線路的諧振現(xiàn)場(chǎng)而產(chǎn)生過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備或發(fā)展成相間短路。故在這種系統(tǒng)中，若接地電流大于5A時(shí)，發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)都應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)裝置。
2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)
上面所講的中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地故障時(shí)雖還可以繼續(xù)供電，但在單相接地故障電流較大，如35kV系統(tǒng)大于10A，10kV系統(tǒng)大于30A時(shí)，就無(wú)法繼續(xù)供電。為了克服這個(gè)缺陷，便出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈接地的方式。目前在35kV電網(wǎng)系統(tǒng)中，就廣泛采用了這種中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式。
消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的可調(diào)電感線圈，裝設(shè)在變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可形成一個(gè)與接地電容電流大小接近相等而方向相反的電感電流，這個(gè)滯后電壓90°的電感電流與超前電壓90°的電容電流相互補(bǔ)償，最后使流經(jīng)接地處的電流變得很小以至等于零，從而消除了接地處的電弧以及由它可能產(chǎn)生的危害。消弧線圈的名稱也是這么得來(lái)的。當(dāng)電容電流等于電感電流的時(shí)候稱為全補(bǔ)償；當(dāng)電容電流大于電感電流的時(shí)候稱為欠補(bǔ)償；當(dāng)電容電流小于電感的電流的時(shí)候稱為過(guò)補(bǔ)償。一般都采用過(guò)補(bǔ)償，這樣消弧線圈有一定的裕度，不至于發(fā)生諧振而產(chǎn)生過(guò)電壓。
3、中性點(diǎn)直接接地
中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)屬于較大電流接地系統(tǒng)，一般通過(guò)接地點(diǎn)的電流較大，可能會(huì)燒壞電氣設(shè)備。發(fā)生故障后，繼電保護(hù)會(huì)立即動(dòng)作，使開(kāi)關(guān)跳閘，消除故障。目前我國(guó)110kV以上系統(tǒng)大都采用中性點(diǎn)直接接地。
對(duì)于不通等級(jí)的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式也不一樣，一般按下述原則選擇：220kV以上電力網(wǎng)，采用中性點(diǎn)直接接地方式；110kV接地網(wǎng)，大都采用中性點(diǎn)直接接地方式，少部分采用消弧線圈接地方式；20～60kV的電力網(wǎng)，從供電可靠性出發(fā)，采用經(jīng)消弧線圈接地或不接地的方式。但當(dāng)單相接地電流大于10A時(shí)，可采用經(jīng)消弧線圈接地的方式；3～10kV電力網(wǎng)，供電可靠性與故障后果是其最主要的考慮因素，多采用中性點(diǎn)不接地方式。但當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于30A時(shí)，可采用經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接地的方式；1kV以下三相四線制低壓電力網(wǎng)，從安全觀點(diǎn)出發(fā)，均采用中性點(diǎn)直接接地的方式，這樣可以防止一相接地時(shí)換線超過(guò)250V的危險(xiǎn)（對(duì)地）電壓。特殊場(chǎng)所，如爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所或礦下，也有采用中性點(diǎn)不接地的。這時(shí)一相或中性點(diǎn)應(yīng)有擊穿熔斷器，以防止高壓竄入低壓所引起的危險(xiǎn)。
1、中性點(diǎn)不接地（絕緣）的三相系統(tǒng)
各相對(duì)地電容電流的數(shù)值相等而相位相差120°，其向量和等于零，地中沒(méi)有電容電流通過(guò)，中性點(diǎn)對(duì)地電位為零，即中性點(diǎn)與地電位一致。這時(shí)中性點(diǎn)接地與否對(duì)各相對(duì)地電壓沒(méi)有任何影響。可是，當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的各相對(duì)地電容不相等時(shí)，及時(shí)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，中性點(diǎn)的對(duì)地電位便不再是零，通常此情況稱為中性點(diǎn)位移即中性點(diǎn)不再是地電位了。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，多是由于架空線路排列不對(duì)稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生接地時(shí)：一是未接地兩相的對(duì)地電壓升高到√3倍，即等于線電壓，所以，這種系統(tǒng)中，相對(duì)地的絕緣水平應(yīng)根據(jù)線電壓來(lái)設(shè)計(jì)。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變，三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞，因此可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，這是這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。但不許長(zhǎng)期接地運(yùn)行，尤其是發(fā)電機(jī)直接供電的電力系統(tǒng)，因?yàn)槲唇拥叵鄬?duì)地電壓升高到線電壓，一相接地運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)造成兩相短路。所以在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視或接地保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)能發(fā)出信號(hào)，使值班人員迅速采取措施，盡快消除故障。一相接地系統(tǒng)允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，最長(zhǎng)不得超過(guò)2h。三是接地點(diǎn)通過(guò)的電流為電容性的，其大小為原來(lái)相對(duì)地電容電流的3倍，這種電容電流不容易熄滅，可能會(huì)在接地點(diǎn)引起弧光解析，周期性的熄滅和重新發(fā)生電弧。弧光接地的持續(xù)間歇性電弧較危險(xiǎn)，可能會(huì)引起線路的諧振現(xiàn)場(chǎng)而產(chǎn)生過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備或發(fā)展成相間短路。故在這種系統(tǒng)中，若接地電流大于5A時(shí)，發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)都應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)裝置。
2、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)
上面所講的中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地故障時(shí)雖還可以繼續(xù)供電，但在單相接地故障電流較大，如35kV系統(tǒng)大于10A，10kV系統(tǒng)大于30A時(shí)，就無(wú)法繼續(xù)供電。為了克服這個(gè)缺陷，便出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈接地的方式。目前在35kV電網(wǎng)系統(tǒng)中，就廣泛采用了這種中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式。
消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的可調(diào)電感線圈，裝設(shè)在變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可形成一個(gè)與接地電容電流大小接近相等而方向相反的電感電流，這個(gè)滯后電壓90°的電感電流與超前電壓90°的電容電流相互補(bǔ)償，最后使流經(jīng)接地處的電流變得很小以至等于零，從而消除了接地處的電弧以及由它可能產(chǎn)生的危害。消弧線圈的名稱也是這么得來(lái)的。當(dāng)電容電流等于電感電流的時(shí)候稱為全補(bǔ)償；當(dāng)電容電流大于電感電流的時(shí)候稱為欠補(bǔ)償；當(dāng)電容電流小于電感的電流的時(shí)候稱為過(guò)補(bǔ)償。一般都采用過(guò)補(bǔ)償，這樣消弧線圈有一定的裕度，不至于發(fā)生諧振而產(chǎn)生過(guò)電壓。
3、中性點(diǎn)直接接地
中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)屬于較大電流接地系統(tǒng)，一般通過(guò)接地點(diǎn)的電流較大，可能會(huì)燒壞電氣設(shè)備。發(fā)生故障后，繼電保護(hù)會(huì)立即動(dòng)作，使開(kāi)關(guān)跳閘，消除故障。目前我國(guó)110kV以上系統(tǒng)大都采用中性點(diǎn)直接接地。
對(duì)于不通等級(jí)的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式也不一樣，一般按下述原則選擇：220kV以上電力網(wǎng)，采用中性點(diǎn)直接接地方式；110kV接地網(wǎng)，大都采用中性點(diǎn)直接接地方式，少部分采用消弧線圈接地方式；20～60kV的電力網(wǎng)，從供電可靠性出發(fā)，采用經(jīng)消弧線圈接地或不接地的方式。但當(dāng)單相接地電流大于10A時(shí)，可采用經(jīng)消弧線圈接地的方式；3～10kV電力網(wǎng)，供電可靠性與故障后果是其最主要的考慮因素，多采用中性點(diǎn)不接地方式。但當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于30A時(shí)，可采用經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接地的方式；1kV以下三相四線制低壓電力網(wǎng)，從安全觀點(diǎn)出發(fā)，均采用中性點(diǎn)直接接地的方式，這樣可以防止一相接地時(shí)換線超過(guò)250V的危險(xiǎn)（對(duì)地）電壓。特殊場(chǎng)所，如爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所或礦下，也有采用中性點(diǎn)不接地的。這時(shí)一相或中性點(diǎn)應(yīng)有擊穿熔斷器，以防止高壓竄入低壓所引起的危險(xiǎn)。
