探析電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式
黃金玉
雞西礦業(yè)集團(tuán)電力公司
摘要: 中性點(diǎn)在電力系統(tǒng)中是一個很重要的概念，它的處理涉及對地絕緣、內(nèi)部過電壓、繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性、對線路附近通信電路的干擾、安全等多個方面。因此，中性點(diǎn)的運(yùn)行方式對于整個電網(wǎng)都至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);中性點(diǎn)
　　
　　
一、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式的分類
　　
　
　　1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
　對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)一相發(fā)生故障接地時，不能構(gòu)成短路回路，系統(tǒng)中點(diǎn)沒有短路電流，系統(tǒng)仍可繼續(xù)運(yùn)行。正常情況下三相對稱，線間和相對地組成的等值電容相等，中性點(diǎn)為地電位。如果中性點(diǎn)與地向連，連線中沒有電流，A相、B相、C相對地都是相電壓，各相對地電容電流超前各相電壓90°，通常樹值不大。
若發(fā)生C相接地，C相自然成為地電位，C相與地之間形成的回路中的電壓方程為
U’c= Uc+Uo=0
此時中性點(diǎn)對地電壓
Uo= -Uc
其他兩相對地電壓Ua ，Ub為
U’a= Ua+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠-150°
U’b= Ub+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠150
可以看出，當(dāng)C相發(fā)生接地時，中性點(diǎn)對地電壓升高為相電壓，而非故障相對地電壓升高為線電壓；但三相線電壓不變。因此，只要各相對地絕緣能承受線電壓，發(fā)生單相接地時對三相用電設(shè)備的運(yùn)行沒有影響。這是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)。按規(guī)程規(guī)定，在此情況下電網(wǎng)仍可運(yùn)行2h。但此時應(yīng)發(fā)出單相接地的預(yù)告信號，告之值班員并采取相應(yīng)的措施。
在正常運(yùn)行條件下，三相對地電容對稱，三相電容電流之和為零。發(fā)生單相接地的情況下，如C相接地，流過接地點(diǎn)的接地電流應(yīng)為A、B兩相對地電容電流之和，即：
Id= -(Ica+Icb)= -（jωCUa+jωCUb ）
Id=j3ωCUc
可見Id在相位上超前向量Uc90°，為容性電流，是正常時一相電容電流的3倍。正常一相對地電容電流與電網(wǎng)的電壓、頻率和相與地間的電容大小有關(guān)。而電容值又與導(dǎo)線的材料、半徑、線間距離及線路的長度有關(guān)。當(dāng)接地電流還不至于大到形成穩(wěn)定電弧的程度時，則可能出現(xiàn)電弧時燃時滅的不穩(wěn)定狀態(tài)，引起電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的瞬間變化，出現(xiàn)間歇性電弧接地過電壓，它與電網(wǎng)振蕩回路的相互作用可能引起相與地之間的諧振過電壓。這種電壓可以達(dá)到2.5~3倍相電壓值，進(jìn)而導(dǎo)致非接地相絕緣擊穿，形成相間短路，使事故擴(kuò)大。
目前，電力網(wǎng)中的故障以單相接地為最多。35KV及以下的電力網(wǎng)由于單相接地電流不大，一般均能在電流過零時自行熄滅而無需切除線路，這種情況下允許電網(wǎng)短時運(yùn)行，以提高供電的可靠性。
目前在我國，中性點(diǎn)不接地電力網(wǎng)的適用范圍如下：
（1）電壓小于500V的裝置（380/220V照明裝置除外）；
（2）3~10KV電力網(wǎng)，當(dāng)單相接地電流小于30A時；
（3）35~60KV電力網(wǎng)，當(dāng)單相接地電流小于10A時。
如不滿上述條件，可采用經(jīng)消弧線圈接地或中性點(diǎn)直接接地。
　2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)
　　　采用中性點(diǎn)消弧線圈接地方式,即在中性點(diǎn)和大地之間接入一個電感消弧線圈,消弧線圈主要帶有氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞阻組成,它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi),繞組的電阻很小,電抗很大。消弧線圈的電感,可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié),顯然,在正常的運(yùn)行狀態(tài)下,由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓三相不對稱電壓,數(shù)值很小,所以通過消弧線圈的電流也很小,采用過補(bǔ)償方式,即使系統(tǒng)的電容電流突然的減少(如某回線路切除)也不會引起諧振,而是離諧振點(diǎn)更遠(yuǎn)。
在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,利用消弧線圈的電感電流對接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償,使流過接地點(diǎn)的電流減小到能自行熄弧范圍,其特點(diǎn)是線路發(fā)生單相接地時,在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,一相接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣,故障相對地電壓為零,非故障相對地電壓升高至倍,三相線電壓仍然保持對稱和大小不變,所以也允許暫時運(yùn)行,但不得超過兩小時,消弧線圈的作用對瞬時性接地系統(tǒng)故障尤為重要,因為它使接地處的電流大大減小,電弧可能自動熄滅。
3.中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)
　　　中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過電抗器接地系統(tǒng),在發(fā)生一相接地故障時,故障的送電線被切斷,因而使用戶的供電中斷。單相接地電流往往比正常負(fù)荷電流小得多,因而要實現(xiàn)有選擇性的接地保護(hù)就比較困難,但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較困難,但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,實現(xiàn)就比較容易,由于接地電流較大,繼電保護(hù)一般都能迅速而準(zhǔn)確地切除故障線路,且保護(hù)裝置簡單,工作可靠。
　　
二、目前我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式
　　
　　
1.對于6～10KV系統(tǒng),由于設(shè)備絕緣水平按線電壓考慮對于設(shè)備造價影響不大,為了提高供電可靠性,一般均采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。
　2.　對于110KV及以上的系統(tǒng),主要考慮降低設(shè)備絕緣水平,簡化繼電保護(hù)裝置,一般均采用中性點(diǎn)直接接地的方式,并采用送電線路全線架設(shè)避雷線和裝機(jī)自動重合閘裝置等措施,以提高供電可靠性。
3.　20～60KV的系統(tǒng),是一種中間情況,一般一相接地時的電容電流不很大,網(wǎng)絡(luò)不很復(fù)雜,設(shè)備絕緣水平的提高或降低對于造價影響不很顯著,所以一般均采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。
4. 1KV以下的電網(wǎng)的中性點(diǎn)采用不接地方式運(yùn)行,但電壓為380/220V的系統(tǒng),采用三相五線制,零線是為了取得機(jī)電壓,地線是為了安全。
 

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