电力系统中性点不接地运行方式.
分析中性点运行方式的目的：
运行方式的不同会影
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目 录
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了解中性点运行方式
2.1 2.2
大接地电流系统 小接地电流系统
2.3 中性点运行方式的应用范围
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目 录
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2.2
小接地电流系统 1.中性点不接地系统
采用最多的 2.中性点经消弧线圈接地系统
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异常运行情况
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单相接地
故障相电 压降为0
对地电流是正常 运行的单相对地 电容电流的3倍
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结论
绝缘水平按线电压设计；
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三相系统仍然对称，可以继续运行2小时； 因存在接地容性电流，故在接地点有电弧。
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中性点不接地系统
为了方便分析，我们假设以下条件：
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1、三相系统对称（即电源中性点的电位为零）。
2、对地分散电容用集中电容表示，线间电容不予考 虑。 3、假设三相系统完全对称，则负荷电流对称。 4 、各相对地电容相等且都为 C ，则对地附加电容电 流对称 。 5、中性点电位为零。
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正常运行情况
学习情境1
学习电力系统的基本知识
主讲人：吴靓
广东水利电力职业技术学院
目 录
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认识电力系统 了解中性点运行方式 计算短路电流 认识电弧
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项目二：了解电力系统 中性点的运行方式
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学习目标
了解电力系统中性点接地方式有哪些；
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了解电力系统中性点每种接地方式的运行
特点；
能够绘制中性点不接地系统单相接地故障 时，各相电流及电压的变化向量图；
了解消弧线圈如何使用；
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基本概念
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电力系统中性点：Y接线的发电机或变压器中性点 运行方式共三种：
中性点不接地运行方式 中性点经消弧线圈或大阻抗接地运行方式 中性点直接接地或经小阻抗接地运行方式 大接地电流系统 小接地电流系统
电力系统的中性点运行方式
电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，其中性点可有两种运行方式：中性点接地和中性点部接地。
中性点直接接地系统称为大电流接地系统，中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地的系统称为小电流接地系统。
中性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。
图1－2列出了常用的中性点运行方式。
图中，电容C为输电线路对地分布电容。
图1－2 电力系统中性点运行方式a)中性点直接接地b)中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地d)中性点经电阻接地中性点直接接地方式：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。
但是，该方式下非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。
此外，在380/220V低压供电系统中，线对地电压为相电压，可接入单相负荷。
中性点不接地方式：当发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，供电不中断，可靠性高。
电力系统的构成图示一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用，如图所示。
电力系统的组成示意图电流接地方式；凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属于小电流接地方式。
大电流接地方式主要有：中性点有效接地方式；中性点全接地方式，即非常有效接地方式。
此外，还有中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。
小电流接地方式主要有：中性点谐振（经消弧线圈）接地方式；中性点不接地方式；中性点经高电阻接地方式等。
◆中性点不接地系统：中性点对地绝缘的系统优点：这种系统发生单相接地时，三相用电设备能正常工作，允许暂时继续运行两小时之内，因此可靠性高，缺点：这种系统发生单相接地时，其它两条完好相对地电压升到线电压，是正常时的 倍，因此绝缘要求高，增加绝缘费用。
存在保护选择性问题。
适用范围：中压系统且接地电流小于规定值。
中性点运行方式
2 中性点经消弧线圈接地系统
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问题的提出
为什么要采用中性点经消弧线圈接地系统？
中性点不接地电力网发生接地时，仍可继续运行
2h，但若接地电流值过大，会产生持续性电弧，
危胁设备，甚至产生三相或二相短路。
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2 中性点经消弧线圈接地系统
2.1 消弧线圈的工作原理
图3 中性点经消弧线圈接地的电力系统 （a）电路图 （b）相量图
假 设 条 件
C—各相对比地之间是空气层，空气是绝缘介质，
组成分散电容：图1
为了方便讨论，认为：
1、三相系统对称
2、对地分散电容用集中电容表示,相间电容不予考虑
3、当导线经过完全换位后，Cu=Cv=Cw=C
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2、分析：图1
1、三相系统对称时，三相电 压 U A、 UB、 U C 对称,即 U N U A U B U C 0
3.1
简化等值电路
假定C相完全接地，如下图。
图4 单相接地故障时的中性点直接接地的电力系统
21
分
3.2 单相接地时 1、电压情况（C相）
析
接地相电压降低→为0
非接地相电压不变→为相电压 中性点对地电压不变→为0 2、电流情况 形成短路→危害大→装设继电保护→跳闸切除故障（供电可
靠性降低），避免接地点的电弧持续。
图2 单相接地故障时的中性点不接地的电力系统
（a）电路图 （b）相量图
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2、分析：图2
电压情况：
' UA
电流情况：
U A (U C ) U AC
' IC .C 0
' ' IC I .A C . B 3I C 0
电力系统中性点运行方式
电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。
我国电力系统目前所采用的中性点接地方式主要有三种：即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。
小电阻接地系统在国外应用较为广泛，我国开始部分应用。
1、中性点不接地（绝缘）的三相系统各相对地电容电流的数值相等而相位相差120°，其向量和等于零，地中没有电容电流通过，中性点对地电位为零，即中性点与地电位一致。
这时中性点接地与否对各相对地电压没有任何影响。
可是，当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时，及时在正常运行状态下，中性点的对地电位便不再是零，通常此情况称为中性点位移即中性点不再是地电位了。
这种现象的产生，多是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的缘故造成的。
在中性点不接地的三相系统中，当一相发生接地时：一是未接地两相的对地电压升高到√3倍，即等于线电压，所以，这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。
二是各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此可继续运行一段时间，这是这种系统的最大优点。
但不许长期接地运行，尤其是发电机直接供电的电力系统，因为未接地相对地电压升高到线电压，一相接地运行时间过长可能会造成两相短路。
所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视或接地保护装置。
当发生单相接地时能发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。
一相接地系统允许继续运行的时间，最长不得超过2h。
三是接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不容易熄灭，可能会在接地点引起弧光解析，周期性的熄灭和重新发生电弧。
弧光接地的持续间歇性电弧较危险，可能会引起线路的谐振现场而产生过电压，损坏电气设备或发展成相间短路。
故在这种系统中，若接地电流大于5A时，发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。
2、中性点经消弧线圈接地的三相系统上面所讲的中性点不接地三相系统，在发生单相接地故障时虽还可以继续供电，但在单相接地故障电流较大，如35kV系统大于10A，10kV系统大于30A时，就无法继续供电。
中性点不接地系统电容电流
中性点不接地系统电容电流中性点不接地的运⾏⽅式，电⼒系统的中性点不与⼤地相接。
我国3～66kV系统，特别是3～10kV系统，⼀般采⽤中性点不接地的运⾏⽅式。
中性点不接地系统正常运⾏时，各相对地电压是对称的，中性点对地电压为零，电⽹中⽆零序电压。
由于任意两个导体之间隔以绝缘介质时，就形成电容，所以三相交流电⼒系统中相与相之间及相与地之间都存在着⼀定的电容。
系统正常运⾏时，三相电压UA、UB、UC是对称的,三相的对地电容电流Ico.A、Ico.B、Ico.C也是平衡的。
所以三相的电容电流相量和等于0，没有电流在地中流动。
每个相对地电压就等于相电压。
当系统出现单相接地故障时(假设C相接地)，故障电流Id（在下图中实际就是Ic）没有返回电源的通路，只能通过另外两⾮故障相（如A、B相）的对地电容返回电源。
I=U/Xc=ωCU，⽽C∝S/d，即与电容极板⾯积成正⽐、⽽与极板距离成反⽐。
所以线路对地电容，特别是架空线路对地电容很⼩，容抗很⼤，所以Id很⼩，按照规范，不得⼤于20A，同时作为此系统（如10KV 系统）负载⼯作的10KV变电所（10/0.38KV），其保护接地电阻按规范不得⼤于4Ω（交流电⽓装置的接地设计技术规范，DL/T 621），所以低压系统对地电位升⾼有限（⼀般不超80V，保护接地电阻做重复接地时不超50V）。
此时C相对地电压为0,⽽A相对地电压⽽B相相对地电压,同时U'a、U'b相差60度。
由此可见，C相接地时，不接地的A、B两相对地电压由原来的相电压升⾼到线电压（即升⾼到原来对地电压的√3 倍，即1.732倍），相位差60度。
C相接地时，系统接地电流（电容电流）IC应为A、B两相对地电容电流之和。
由于⼀般习惯将从电源到负荷⽅向取为各相电流的正⽅向，所以：。
IC＝√3 ICA⼜因Ica＝U’A／XC＝√3 UA／XC＝√3 IC0，因此IC＝√3Ica= 3IC0，即⼀相接地的电容电流为正常运⾏时每相电容电流的三倍。
电力系统中性点运行方式
4、消弧线圈的设备选型
电网接地以后，消弧线圈的绝缘是薄弱环节之一，虽然线路总电容电流 已很小，这时也不应将消弧线圈停止运行。要发挥消弧线圈在单相闪络故障 时能降低恢复电压速度，降低弧光接地过电压和消除电磁式TV引起的铁磁谐 振过电压等作用。很多消弧线圈铭牌上规定：接地运行时间为2h。而在实际 查找接地时，有时因线路长、故障隐蔽等很难在2h内找到，可能造成用户停 电或烧坏消弧线圈的结果。故变电站消弧线圈的设备选型是非常重要的。 老式手动消弧线圈除需停电调分接头外，也不能自动跟踪补偿电网电容 电流等缺点外，脱谐度也很难保证在10％以内，其运行效果不能令人满意。 据统计分析表明，采用老式手动消弧线圈补偿的电网，单相接地发展成相间 短路的事故率在20％～40％之间，比采用自动跟踪补偿电网高出3倍以上。因 此，现在新安装的消弧线圈应装设自动跟踪补偿的消弧线圈。这种新的智能 型消弧线圈有很多优点：1）能自动跟踪电网参数变化，自动调整其分接头， 使残流达到最佳状态；2）增大了阻尼率，使中性点谐振电压降低，不会出现 过电压，故三种补偿方式均可选用；3）采用多功能接地变压器，既能接消弧 线圈，又能带站用电。 目前，自动消弧线圈有四大类：①用有载分接开关调节消弧线圈的分接 头；②调节消弧线圈的铁芯气隙；③直流助磁调节；④可控硅调节消弧线 圈。①②类有正式产品，其中用有载分接开关调节的消弧线圈运行技术较为 成熟。
1
L
（3）过补偿。
若IL>IC ,即 >3ωC时，（感抗小于容抗）接地处 具有多余的电感性电流，称为过补偿。过补偿方式可避 免产生串联谐振过电压，因此得到广泛采用。但必须指 出，在过补偿运行方式下，接地处将流过一定数值的电 感性电流这一电流值不能超过规定值。否则，故障点的 电弧将不能可靠地自动熄灭。
电力系统中性点运行方式
电力系统中性点运行方式电力系统中性点的运行方式正确与否，对电力系统的安全运行有很大的意义。
它关系到绝缘水平、通信干扰、继电保护及自动装置的正确动作等方面。
下面从电力系统运行的角度说明中性点的运行方式及所对应的电压等级。
一、电力系统中性点的运行方式发电机和变压器星形连接的结点称之为电力系统的中性点。
中性点的运行方式对电力系统的运行十分重要，是涉及到电力系统许多方面的综合性问题。
我国电力系统中性点运行方式有3种，直接接地（有效接地），不接地（中性点绝缘）和从属于不接地方式的经消弧线圈接地（非有效接地）。
二、中性点不接地系统对 中性点不接地系统，当一相发生故障接地时，不能构成短路回路，系统中点没有短路电流，系统仍可继续运行。
正常情况下三相对称，线间和相对地组成的等值电容 相等，中性点为地电位。
如果中性点与地向连，连线中没有电流，A相、B相、C相对地都是相电压，各相对地电容电流超前各相电压90°，通常树值不大。
若发生C相接地，C相自然成为地电位，C相与地之间形成的回路中的电压方程为U’c= Uc+Uo=0此时中性点对地电压Uo= -Uc其他两相对地电压Ua ，Ub为U’a= Ua+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠-150°U’b= Ub+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠150可以看出，当C相发生接地时，中性点对地电压升高为相电压，而非故障相对地电压升高为线电压；但三相线电压不变。
因此，只要各相对地绝缘能承受线电压，发生 单相接地时对三相用电设备的运行没有影响。
这是中性点不接地系统的一大优点。
按规程规定，在此情况下电网仍可运行2h。
但此时应发出单相接地的预告信号， 告之值班员并采取相应的措施。
在正常运行条件下，三相对地电容对称，三相电容电流之和为零。
发生单相接地的情况下，如C相接地，流过接地点的接地电流应为A、B两相对地电容电流之和，即Id= -(Ica+Icb)= -（jωCUa+jωCUb ）Id=j3ωCUc可见Id在相位上超前向量Uc90°，为容性电流，是正常时一相电容电流的3倍。
电力系统中性点运行方式
电力系统中性点运行方式电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。
其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。
（一）中性点不接地系统当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。
所以，在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。
在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。
在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。
由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，其数值可达（2.5〜3）Ux。
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，而形成两相接地短路。
在电压为3-10kV的电力网中，一相接地时的电容电流不允许大于30A，否则，电弧不能自行熄灭。
在20〜60kV 电压级的电力网中，间歇电弧所引起的过电压，数值更大，对于设备绝缘更为危险，而且由于电压较高，电弧更难自行熄灭。
因此，在这些电网中，规定一相接地电流不得大于10A。
（二）中性点经消弧线圈接地系统当一相接地电容电流超过了上述的允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决，该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。
消弧线圈主要有带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成，它们被放在充满变压器油的油箱内。
绕组的电阻很小，电抗很大。
消弧线圈的电感，可用改变接入绕组的匝数加以调节。
显然，在正常的运行状态下，由于系统中性点的电压三相不对称电压，数值很小，所以通过消弧线圈的电流也很小。
中性点运行方式
电力系统中性点运行方式我国电力系统中常见的中性点运行方式有中性点非有效接地和中性点有效接地两大类。
中性点非有效接地包括：不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地，又称为小接地电流系统。
而中性点有效接地包括直接接地和经低阻抗接地，又称为大接地电流系统。
一、中性点不接地的三相系统1、中性点不接地系统的正常运行正常运行时，电力系统三相导线之间和各相导线对地之间，沿导线的全长存在着分布电容，这些分布电容在工作电压的作用下，会产生附加的容性电流。
各相导线间的电容及其所引起的电容电流较小，并且对所分析问题的结论没有影响，故可以不予考虑。
2、单相接地故障当中性点不接地的三相系统中，由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时，情况将会发生显著变化。
假设W相在k点发生完全接地的情况，W相对地电压为零，中性点对地电压上升为相电压，而且与接地相的电源电压反相。
（完全接地，又称为金属性接地，即认为接地处的电阻近似等于零）三相系统的三个线电压仍保持对称而且大小不变。
非故障相电压升高为线电压，非故障相的对地电容电流也就相应的增大到√3倍。
W相对地电容被短接，于是对地电容电流为零。
此时三相对地电容电流的向量和不再为零，大地中有容性电流流过，并通过接地点形成回路。
可见，单相接地故障时流过大地的电容电流，等于正常运行时每相对地电容电流的三倍。
接地电流Ic的大小与系统的电压、频率和对地电容的大小有关，而对地电容又与线路的结构（电缆或架空线）、布置方式和长度有关。
实用计算中可按计算为：对架空线路：I c=UL/350对电缆线路：I c=UL/10式中I c——接地电流，A；U——系统的线电压，Kv；L——与电压同为U，并具有电联系的所有线路的总长度，km。
当系统发生不完全接地，即通过一定的过渡电阻接地时，接地相的对地电压大于零而小于相电压，中性点的对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，线电压仍保持不变，此时的接地电流要比金属性接地时小一些。
电力系统的中性点运行方式
主要内容
中性点不接地的三相系统 中性点经消弧线圈接地的三相系统 中性点直接接地的三相系统 中性点经阻抗接地的三相系统
概述
电力系统的中性点是指三相系统作星形连接的变压 器和发电机的中性点。 中性点采用不同的接地方式，会影响到电力系统许 多方面的技术经济问题，如电网的绝缘水平、供 电可靠性、对通信系统的干扰、继电保护的动作 特性等。因此，选择电力系统的中性点运行方式 是一个综合性间题。本章就中性点不同运行方式 的三相系统作一般综合介绍。
一、中性点不接地的三相系统
对架空线路
对电缆线路
IC
IC
UL 350
UL 10
式中IC ——接地电流，A； U ——网络的线电压，kV； L ——与电压为U具有电联系的所有线路的总长 度，km。
一、中性点不接地的三相系统
综上所述，中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影 响可从以下几个方面来分析。 单相接地故障时，由于线电压保持不变，使负荷电流不变， 电力用户能继续工作，提高了供电可靠性。然而要防止由于接 地点的电弧或者过电压引起故障扩大，发展成为多相接地故障。 所以在这种系统中应装设交流绝缘监察装置，当发生单相接地 故障时，立即发出信号通知值班人员及时处理，规程规定：在 中性点不接地的三相系统中发生单相接地时．继续运行的时间 不得超过2h，并要加强监视。
一、中性点不接地的三相系统
各相对地的电压分别为电源各相的相电压。在此对地电 压下，各相对地电容电流 大小相等，相位差为 120°。 如图2-1（c）所示。各相对地电容电流之和为零，所以 没有电容电流流过大地。各相电源电流 应为各相 负荷电流 与对地电容电流 的相量和， 如图2-1（b）所示，图中仅画出U相情况。
电力系统中性点的运行方式
消弧线圈的结构与型号
消弧线圈装有铁芯，可调、电阻小、电抗很大， 外形跟小容量变压器相似，装在发电机或变压器 的中性点与大地之间。为调节线圈匝数，通常有 5～9个分接头可选用，用来改变补偿程度，国产 型号为XDJL。其中X—消弧线圈；D—单相； J—油浸式；L—铝线。
一般认为：中性点直接接地系统对通信干扰影响 最大；中性点经消弧线圈接地系统对通信的干扰最 小。
5.系统稳定性
在大接地电流系统中发生单相接地时，由 于接地电流很大，电压的剧烈下降、线路 的突然切除可能导致系统稳定的破坏。如 果采用小接地电流系统，则流过接地点的 电流很小，不存在引起失步的可能。因此， 从系统稳定的角度看，中性点直接接地系 统是不利的。
4.对通信的干扰 单相接地产生干扰对通信的影响是不可忽视的，
在某种情况下，它甚至还是选择中性点接地方式的 决定因素。
单相接地产生干扰的途径有两种，一种是静电感 应，另一种是电磁感应。
在小接地电流系统中，起主要作用的是静电感应， 可以用较简单的方法加以限制。在大接地电流系统 接地故障时，大的接地电流对临近的通信线路干扰 大，感应电压可能危及工作人员安全或引起信号装 置误动作，因此，电力线和通信线间必须保持一定 的距离。
P313 Jd1F5052
电力系统中性点的运行方式不同，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。
一、 中性点不接地系统
正常运行情况：
2.过电压与绝缘水平
对于电力系统的绝缘水平，大接地电流系 统按相电压考虑，小接地电流系统则需按线 电压考虑。大接地电流系统比小接地电流系 统绝缘水平大约可降低20%左右，在选用避 雷器时，前者用80%避雷器，后者用100%避 雷器。