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电力系统中性点接地方式比较

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/7/4 10:17:45   

电力系统中三相星形连接的发电机和变压器的中点称 为电力系统的中性点,中性点接地方式分为两大类:有效接地 和非有效接地。

有效接地

电力系统中全部或部分中性点直接接地或经小阻抗接地,因而从电力系统中任何一点向系统看入的零序电抗 X0 与正序电抗 X1 之比|X0/X1|≤3,零序电阻 R0 与正序电抗 X1 之比|R0/X1|≤1,则该系统被 称为有效接地系统。当系统中发生单相接地故障时,故障点将经中性点 接地支路形成回路,并有较大的故障电流流经故障回路,所以这种系统 又称大接地电流系统。由于单相接地故障时有较大的故障电流,对电力 系统本身和对邻近的通信线和信号线都会造成较大的危险和干扰, 所以 必须迅速切除故障部分, 这样又会造成部分负荷的供电中断。 另一方面, 由于中性点有效接地,若系统中发生单相接地故障,非故障相的对地电 压仍为相电压,因此对线路的绝缘水平的要求相对较低。

非有效接地

电力系统中所有中性点均不接地, 或部分经过高阻抗接地,或经消弧线圈接地,因而从电力系统的任一点向系统看入的零序 电抗 X0 与正序电抗 X1 之比|X0/X1|>3, 零序电阻 R0 与 X1 之比|R0/X1|>1, 则该系统被称为非有效接地系统。当系统中发生单相接地时,将只有很 小的故障电流,所以又称为小接地电流系统。非有效接地系统又分为中 性点不接地系统和中性点谐振接地系统两种。

中性点不接地系统中,所有中性点均不接地或部分经高阻抗接地。 系统中若发生单相接地故障,经线路对地电容形成回路,因而流经故障 回路的电流是电容性电流 Ig。当网络电压等级低,规模小,Ig 一般都很小,所以若故障点形成开放性电弧,常可自行熄灭;即使是金属性单相 接地故障,由于故障并未流经短路电流,三相仍可维持平衡对称,所以 系统仍可继续运行一段时间。

当网络电压等级高,网络规模扩大,接地电容性电流增大,并且随 电力系统的运行方式 (包括接地和负荷水平) 的改变而变化,故障点开放 电弧不易自行熄灭,需要在系统中部分中性点装设消弧线圈, 此时即形成 中性谐振接地系统。消弧线圈是德国彼得森教授 1916 年首创,故又名 彼得森线圈。它是一个有很多抽头的线性电感。当系统中发生单相接地 时,故障点原来的电容性电流被消弧线圈中电感性电流所补偿。当消弧 线圈正确调谐时,也即电感电流与电容电流数值接近,故障点电流降至 较低的数值, 使电弧容易熄灭; 在电弧熄灭以后, 由于消弧线圈的存在, 故障点弧道两端的电压上升缓慢,使电弧不易重燃,因而起到“消弧” 作用。线圈的多抽头使得电感量可根据电容电流的大小而进行调节,达 到正确调谐。

非有效接地方式最主要的优点在于, 这种系统中的单相接地故障能 瞬时自动消除,或在系统继续运行一段时间后,在有准备的情况下(如 负荷转移后)切除,因而减少了停电次数,提高了供电可靠性。另外, 由于接地电流小,系统故障时,非有效接地系统中输电线路对邻近的通 信线路的干扰也小,有时还可以降低输电线路的造价。

但是,非有效接地系统要带单相接地故障运行,最大运行电压为线 电压,暂态过电压也较高,使网络绝缘水平相应增高。超高压系统中各 类绝缘的费用在总造价中占的比重很大, 因而采用非有效接地方式是不经济的。超高压系统中输电线路长,网络大,采用消弧线圈补偿后,故 障点的电流仍难以限制到较低值, 因而采用非有效接地方式在技术上也 不合理。即使在一般高压系统中,网络的发展同样也会使故障点电流增 大,因而非有效接地方式对系统发展有一定的限制。另外,非有效接地 系统中发生单相接地故障时,故障电流分布在全网内,查找故障点很麻 烦。这也是继电保护专业的一个传统难题。

由此可见, 电力系统中性点接地方式的选择是一个涉及到系统绝缘 水平、供电可靠性、继电保护、通信危险影响和干扰影响、断路器容量、 避雷器配置等影响面较大的技术经济问题。综合各种利弊,考虑到设备 制造规范的统一性,中国有关规程中明确规定:110 千伏及以上电网采 用中性点有效接地方式;60 千伏及以下电网采用中性点非有效接地方 式;20~60 千伏电网接地电流大于 10 安、 6~10 千伏电网接地电流大 于 20 安时,都应采用中性点经消弧线圈的谐振接地方式。

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