供配電系統(tǒng)中性點及其接地方式

供電系統(tǒng)和電氣設(shè)備接地方式的組合稱為接地制式。接地制式的選用與供電電壓有關(guān)。

一、供配電系統(tǒng)中性點及其接地方式

1、中性點

供配電系統(tǒng)的中性點是指發(fā)電機、變壓器的三相繞組接成星形的公共連接點。

2、供配電系統(tǒng)的接地方式

供配電系統(tǒng)接地方式分為兩大類。

1）小接地電流系統(tǒng)

中性點不接地，包括經(jīng)消弧線圈或高阻抗接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。

2）大接地電流系統(tǒng)

中性點直接接地或經(jīng)低阻抗接地稱為大接地電流系統(tǒng)。

二、高壓系統(tǒng)的接地制式

高壓系統(tǒng)接地采用最廣泛的是中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點直接接地三種方式。

1、中性點不接地系統(tǒng)

中性點不接地系統(tǒng)供電可靠性高，當發(fā)生單相接地故障時，不構(gòu)成短路回路，接地電流不大，不必切除接地相，但非故障相對地電壓升高為線電壓，因此，對絕緣要求較高。1）正常運行情況

系統(tǒng)正常運行時，中性點對地電壓的大小和相位與各相對地電容是否對稱以及網(wǎng)絡(luò)對稱程度有關(guān)，實際上電網(wǎng)各相對地電容不會完全相等，但不對稱度很小，故可認為中性點對地電壓近似為零。

2）單相接地故障

（1）金屬性接地

a、經(jīng)故障相流入故障點的電流為正常運行時每相對地電容電流的3倍；

b、中性點對地電壓升高為相電壓；

c、非故障相的對地電壓升高為線電壓；

d、線電壓與正常時相同。

（2）非金屬性接地

a、中性點對地電壓和故障相對地電壓大于零而小于相電壓；

b、非故障相對地電壓大于相電壓而小于線電壓；

c、故障相接地電容電流比金屬性接地小。

（3）單相接地引起的電弧過電壓

當接地電流大于5A而小于20A時，電網(wǎng)的電感和電容形成震蕩回路，將會產(chǎn)生一種不穩(wěn)定的間歇性電弧，從而引起電弧過電壓。非故障相電壓的幅值可達相電壓峰值的2.5～3倍，容易引起非故障相對地擊穿而發(fā)展成相間短路。因此發(fā)生單相接地時，應(yīng)由絕緣監(jiān)察裝置立即發(fā)出預(yù)告信號，此時警鈴響，“系統(tǒng)接地”光字牌亮。

3）應(yīng)用范圍

中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時線電壓仍然對稱。若接地電流小，電流過零時電弧將自行熄滅，接地故障隨之消失；若接地電流大，則產(chǎn)生間歇電弧或穩(wěn)定電弧造成過電壓或燒壞電氣設(shè)備。故中性點不接地系統(tǒng)僅適用于單相接地電容電流不大的小電網(wǎng)。我國規(guī)定中性點不接地系統(tǒng)的應(yīng)用范圍為：

（1）3～10kV電網(wǎng)單相接地電流不大于30A；

（2）35～60kV電網(wǎng)單相接地電流不大于10A。

2、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

在中性點不接地系統(tǒng)中，為了減小接地電流超過允許值時在接地點形成間歇性電弧或穩(wěn)定電弧的危害，通常采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。

1）消弧線圈的結(jié)構(gòu)

消弧線圈是一個鐵芯可調(diào)的電感線圈，其鐵芯上套有繞組，繞組有若干個抽頭，以便根據(jù)電網(wǎng)的不同情況調(diào)整消弧線圈的補償電流。另外還有一個額定電壓為110V，額定電流為10A的信號線圈。當電網(wǎng)中有接地故障時，信號線圈發(fā)出警告信號，并接通位于消弧線圈隔離開關(guān)旁邊的信號燈，指示有接地故障存在或中性點對地電壓過高，此時禁止操作隔離開關(guān)，否則會導(dǎo)致帶負荷拉隔離開關(guān)的誤操作。在消弧線圈的接地端還裝有一個電流互感器，用來檢測通過消弧線圈電流的大小。

2）消弧線圈的作用原理

消弧線圈安裝在變壓器的中性點上，正常運行時，電網(wǎng)三相接近對稱，中性點對地電壓近似為零，通過消弧線圈的電流很小；發(fā)生單相接地后，中性點電位漂移，故障點流過電容電流，消弧線圈中將產(chǎn)生一個與電容電流相位相反的電感電流進行補償，使故障點電流降至10A以下，有利于防止弧光過零后重燃，達到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現(xiàn)的幾率，防止事故進一步擴大。當消弧線圈正確調(diào)諧時，不僅可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機率，還可以有效地抑制過電壓的輻值，同時也最大限度地減小了故障點熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。

3）消弧線圈的補償方式

（1）全補償

lL=Ic，表明接地點的電容電流全部被補償，接地點電流為零，這種情況稱為全補償。但全補償?shù)臈l件也是串聯(lián)諧振的條件，電網(wǎng)容易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓，可能造成電氣設(shè)備的損壞，故一般電網(wǎng)不采用全補償方式。

（2）IL＜Ic，電感電流不能完全補償接地電容電流，因而在接地點仍有殘余的電容電流，如數(shù)值較小，電流過零時電弧可自行熄滅。但當系統(tǒng)頻率降低或運行方式改變需切除部分線路時，也可能形成串聯(lián)諧振的條件，產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓。因此一般也不采用欠補償方式。

（3）過補償

IL＞Ic，補償后的殘余電流呈感性，不會出現(xiàn)串聯(lián)諧振的情況。但殘余電感電流不能太大，也不能太小，太大會在接地處產(chǎn)生間歇性電弧或穩(wěn)定電??；太小又將接近全補償而引起串聯(lián)諧振過電壓。

4）經(jīng)消弧線圈接地的應(yīng)用范圍

消弧線圈能有效地減小單相接地電流，迅速熄滅電弧，防止間歇性電弧引起的過電壓，故廣泛用于3～60kⅤ的電網(wǎng)。國家規(guī)定在中性點不接地的3～10kV系統(tǒng)中，當電容電流超過30A或在中性點不接地的35～60kV系統(tǒng)中，電容電流超過10A時，需采用經(jīng)消弧線圈接地方式。

3、中性點直接接地系統(tǒng)

1）應(yīng)用

大多數(shù)的110kV電網(wǎng)均采用中性點直接接地方式，以降低絕緣水平，減少設(shè)備和線路的投資。220kV及以上電壓的電網(wǎng)，除存在對地電容外，還有較大的電暈損耗和泄漏損耗。因而接地電流中既有無功分量，又有有功分量，消弧線圈不能消除接地電流中的有功分量。因此，規(guī)定220kV及以上電壓的電網(wǎng)中性點采用直接接地方式。2）優(yōu)點

（1）中性點直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，中性點的電位仍保持為零，非故障相的對地電壓仍為相電壓，故對設(shè)備的絕緣沒有危害，因而可降低設(shè)備的絕緣水平和造價。我國110kV及以上的電力網(wǎng)基本上都采用中性點直接接地。

（2）發(fā)生單相接地故障時，線路中將流過較大的單相接地短路電流，從而使線路繼電保護裝置迅速斷開故障部分，有效地防止單相接地時可能產(chǎn)生的間歇電弧過電壓，因而采用中性點直接接地方式可以克服中性點不接地方式所存在的某些不足。

3）缺點

（1）中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，除了接地相要流過較大的單相接地短路電流危害設(shè)備的運行外，嚴重時還會破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，中斷供電。為了彌補這個缺點，可在線路上裝設(shè)三相或單相自動重合閘裝置，以此來提高供電的可靠性。

（2）在中性點直接接地系統(tǒng)中，單相接地電流將在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，從而對附近的通信線路和信號裝置產(chǎn)生電磁干擾。為了避免這種干擾，應(yīng)使輸電線路遠離通信線路，或在弱電線路上采用特殊的屏蔽裝置，這些措施將在一定程度上使線路的造價增大。為了限制單相短路電流值，通常只將電力網(wǎng)中一部分變壓器的中性點直接接地或經(jīng)阻抗接地。