电力系统的接地形式(图示)
20kV配电网中性点接地方式基本原理
引言在电力系统配电网中，中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它不仅与电力系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰（电磁环境）以及接地装置等问题有密切的联系，而且是20kV中压配网升压改造过程中所面临的关键技术之一。
合理地选择配电网中性点接地方式，提高配电网供电安全性和可靠性，减少停电时间和跳闸次数。
同时，电力系统中性点接地方式也是经济问题。
在选定方案的决策过程中，应结合系统的现状和发展规划进行技术经济比较，全面考虑，使系统具有更优的技术经济指标，避免因决策失误而造成的不良后果。
2 中性点接地方式基本原理电力系统在正常运行中，对不同的中性点接地方式及其差异，基本上没有反映。
可是，当系统发生单相接地故障时，情况则大不一样。
因中性点接地方式的不同，非故障相工频电压的升高和单相接地故障电流的大小也不相同。
通常，以两者的具体数值表征不同接地方式系统的基本运行特性。
分析存在于两者之间的互换特性，可以展示出各种不同接地方式之间的内在联系，各种接地方式的特点和适用范围等主要问题也均将由此决定。
2.1 中性点接地方式理论分析分析非故障相的工频电压升高与单相接地故障电流等有关问题，可以从图2.1-1中简化的电力系统等值接线图开始。
请 下 载 后 阅 读 ！图2.1-1 配电网单相接地等值电路图图中的降压变压器也可暂不考虑，所导出的公式和得出的结论，对研究中性点接地方式的有关问题依然具有普遍适用意义。
当等值电力系统中的A 相发生单相接地故障时，即使变压器的中性点直接接地，由于系统的零序阻抗不等于零，非故障相的对地电压也会有所升高。
利用故障相的电压和非故障相的电流为零这两个边界条件，将电压和电流分解为对称分量，便可求出非故障相的工频电压升高和故障点的单相接地电流。
中性点经阻抗Z n 接地的电网在单相（例如A 相）接地情况下电压和电流发生变化。
以A 相电动势(10)AA EE j ∙=+为基准，A 相在k 点发生金属接地时的相序网络如图2.1-2所示。
供电系统
根据现行的国家标准《低压配电设计规范》（GB50054）的定义，将低压配电系统分为三种，即ＴＮ、ＴＴ、ＩＴ三种形式。
其中，第一个大写字母Ｔ表示电源变压器中性点直接接地；Ｉ则表示电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地）。
第二个大写字母Ｔ表示电气设备的外壳直接接地，但和电网的接地系统没有联系；Ｎ表示电气设备的外壳与系统的接地中性线相连。
ＴＮ系统：电源变压器中性点接地，设备外露部分与中性线相连。
ＴＴ系统：电源变压器中性点接地，电气设备外壳采用保护接地。
ＩＴ系统：电源变压器中性点不接地（或通过高阻抗接地），而电气设备外壳电气设备外壳采用保护接地。
1、ＴＮ系统电力系统的电源变压器的中性点接地，根据电气设备外露导电部分与系统连接的不同方式又可分三类：即ＴＮ—Ｃ系统、ＴＮ—Ｓ系统、ＴＮ—Ｃ—Ｓ系统。
下面分别进行介绍。
1.1、TN—C系统其特点是：电源变压器中性点接地，保护零线（ＰＥ）与工作零线（Ｎ）共用。
（１）它是利用中性点接地系统的中性线（零线）作为故障电流的回流导线，当电气设备相线碰壳，故障电流经零线回到中点，由于短路电流大，因此可采用过电流保护器切断电源。
ＴＮ—Ｃ系统一般采用零序电流保护；（２）ＴＮ—Ｃ系统适用于三相负荷基本平衡场合，如果三相负荷不平衡，则ＰＥＮ线中有不平衡电流，再加一些负荷设备引起的谐波电流也会注入ＰＥＮ，从而中性线Ｎ带电，且极有可能高于５０Ｖ，它不但使设备机壳带电，对人身造成不安全，而且还无法取得稳定的基准电位；（３）ＴＮ—Ｃ系统应将ＰＥＮ线重复接地，其作用是当接零的设备发生相与外壳接触时，可以有效地降低零线对地电压。
由上可知，TN-C系统存在以下缺陷：（１）当三相负载不平衡时，在零线上出现不平衡电流，零线对地呈现电压。
当三相负载严重不平衡时，触及零线可能导致触电事故。
（２）通过漏电保护开关的零线，只能作为工作零线，不能作为电气设备的保护零线，这是由于漏电开关的工作原理所决定的。
（３）对接有二极漏电保护开关的单相用电设备，如用于TN-C系统中其金属外壳的保护零线，严禁与该电路的工作零线相连接，也不允许接在漏电保护开关前面的PEN线上，但在使用中极易发生误接。
浅析TN电力系统零线多点重复接地的必要性
浅析TN电力系统零线多点重复接地的必要性1、低压线路零线多点重复接地的概念在我国0.4kV低压配电系统中，变压器的中性点广泛采用中性点直接接地的运行方式，亦称为TN系统。
TN系统的特点是电气设备的外露可导电部分直接与系统接地点相连，根据IEC标准按N线和保护线（PE线）的不同组合情况将TN系统分为以下三种：如图1所示。
图1 TN系统三种形式（1）TN-C系统：即三相四线制，在系统内中性线（零线N）和保护线（接地线PE）合一的，称为PEN线。
（2）TN-S系统：即三相五线制，在系统内中性线（零线N）和保护线（接地线PE）分开的，互为独立的两根线。
（3）TN-C-S系统：在全系统内中性线（零线N）和保护线（接地线PE）部分是合一的，局部采用专设的保护线。
零线重复接地就是在TN的系统中，除了在变压器处将其中性点直接接地外，还需将零线N的一处或多处用金属导线连接接地装置。
但需注意的是，在TN-S 系统中，即三相五线制中，因N线与PE 线是分开敷设，并且是相互绝缘的，同时与用电设备外壳相连接的是PE线而不是N线。
因此在TN-S 系统中重复接地不是对N线的重复接地，而是对PE线重复接地。
如果将PE线和N线共同接地，由于PE线与N线在重复接地处相接，重复接地点与配电变压器工作接地点之间的接线已无PE线和N线的区别，原由N线承担的中性线电流变为由N线和PE线共同承担，并有部分电流通过重复接地点分流。
这样重复接地点前侧已不存在PE线，只有由原PE线及N线并联共同组成的PEN线，原TN-S系统所具有的优点将丧失，所以不能将PE线和N线共同接地，而是将仅仅PE线重复接地。
2、TN系统零线多点重复接地的必要性TN系统中零线受电网运行中的热效应、机械效应、人为等各种因素影响均有发生断线的可能，其断线情况主要有以下几种：（1）若TN系统零线只有单点接地，一旦发生零线断线事故，系统负载端处于既不接零也不接地的无保护状态。
当电气设备漏电时，将给人身造成触电威胁。
电力系统中性点接地方式
二是在系统中性点经消弧线圈接地。
三是在中性点不接地的系统中，可采用分网运行 的方式。 人为增大相间电容是抑制间歇电弧过电压的有效 措施。
六、消弧线圈及其对限制电弧接地过电压 的作用
（1）消弧线圈 是一个铁芯有气隙的消弧线圈， 它接在中性点与地之间。
(2)中性点经消弧线圈接地后的电路图及相量图
（3）作用
电力系统中性点接地方式
前言
1、接地和接地方式 出于不同的目的，将电气装置中某一部位经接地 线和接地体与大地作良好的电气连接，成为接地。 根据接地的目的不同，分为工作接地和保护接地。 工作接地是指为运行需要而将电力系统或设备的 某一点接地。如：变压器中性点直接接地或经消 弧线圈接地、避雷器接地等都属于工作接地。 保护接地是指为防止人身触电事故而将电气设 备的某一点接地。如将电气设备的金属外壳接地、 互感器二次线圈接地等。
3、中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧线圈接地，保留了中性点不接地方式的全部 优点。由于消弧线圈的电感电流补偿了电网接地电容电流， 使得接地点残流减少到5A及以下，降低了故障相接地电弧 恢复电压的上升速度，以致电弧能够自行熄灭，从而提高 供电可靠性。 经过消弧线圈接地系统的过电压幅值不超过3．2Uph，因 此接有消弧线圈的电网，称为补偿电网。经消弧线圈接地 的电网称为谐振接地系统，它有自动跟踪补偿方式和非自 动跟踪补偿方式两种。前者比后者有无可比拟的优点，目 前电力系统无论新建或扩建都采用自动调谐消弧线圈，并 正在逐步淘汰非自动调谐消弧线圈。
二、单相接地电路图及相量图
三、分析
在分析间歇电弧接地过电压时主要有两种假设：
以高频电流第一次过零熄弧为前提进行分析，称高 频熄弧理论。按此分析过电压值较高，因高频电流过零 时，高频振荡电压正为最大值，熄弧后残留在非故障相 上的电荷量较大，故电压较高。
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低压接地系统字母表示含义解释1 ）国际电工委员会（ IEC )规定的供电方式符号中，第一个字母表示电力（电源）系统对地关系.如 T 表示是中性点直接接地； I 表示所有带电部分绝缘。
2 ）第二个字母表示用电装置外露的可导电部分对地的关系.如 T 表示设备外壳接地，它与系统中的其他任何接地点无直接关系； N 表示负载采用接零保护。
3 )第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系。
如 C 表示工作零线与保护线是合一的，如TN-C ; S 表示工作零线与保护线是严格分开的，所以 PE 线称为专用保护线，如 TN—S 。
T－电源端有一点直接接地；I－电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地.第二个字母表示电气装置的外露可电导部分与地的关系:T－电气装置的外露可电导部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；N－电气装置的外露可电导部分与电源端接地点有直接电气连接。
电力系统接地短路故障种类及接地保护方式直观分析
电力系统接地短路故障种类及接地保护方式直观分析电力系统按接地方式分类，有中性点接地系统和中性点不接地系统。
其中，两种接地系统按接地故障的方式分类，又有单相接地、两相接地、三相接地3种短路故障。
单相接地是最常见的线路故障，两相接地、三相接地出现几率小，但有明显的相间短路特征。
★中性点接地系统1.单相接地故障2.两相接地故障3.三相接地故障★中性点不接地系统1.单相接地故障2.单相接地故障3.三相接地故障☆单相接地故障特点：1.一相电流增大，一相电压降低；出现零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为同一相别。
3.零序电流相位与故障相电流同向，零序电压与故障相电压反向。
4.故障相电压超前故障相电流约80度左右（短路阻抗角，又叫线路阻抗角）；零序电流超前零序电压约110度左右。
☆两相短路故障特点：1.两相电流增大，两相电压降低；没有零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为相同两个相别。
3.两个故障相电流基本反向。
4.故障相间电压超前故障相间电流约80度左右。
☆两相接地短路故障特点：1.两相电流增大，两相电压降低；出现零序电流、零序电压。
2.电流增大、电压降低为相同两个相别。
3.零序电流向量为位于故障两相电流间。
4.故障相间电压超前故障相间电流约80度左右；零序电流超前零序电压约110度左右。
☆三相短路故障特点：1.三相电流增大，三相电压降低；没有零序电流、零序电压。
2.故障相电压超前故障相电流约80度左右；故障相间电压超前故障相间电流同样约80度左右。
★电力系统工作接地（接地保护）变压器或发电机中性点通过接地装置与大地连接，称为工作接地。
工作接地分为直接接地与非直接接地（包括不接地或经消弧线圈接地）两类，工作接地的接地电阻不超过4?为合格。
☆电网中性点运行方式：大接地电流系统（110kV及以上）1.直接接地，又称为有效接地2.经低电阻接地大接地电流系统（35kV及以下）1.不接地，又称为中性点绝缘2.经消弧线圈接地3.经高阻接地煤矿电网中性点接地方式1.井下3300、1140、660V系统采用中性点不接地方式2.6、10kV主要采用中性点经消弧线圈接地方式3.35kV采用中性点不接地方式4.110kV采用中性点直接接地方式举例：中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地★接地保护系统的型式文字代号☆第一个字母表示电力系统的对地关系：T--直接接地I--所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。
电力系统的中性点运行方式有几种？各种接线方式是什么？
电力系统的中性点运行方式在三相电力系统中，发电机和变压器的中性点有三种运行方式：即中性点不接地系统；中性点经阻抗接地系统；中性点直接接地系统。
前两种合称小接地电流系统，后一种称大接地电流系统。
1. 中性点不接地的三相系统中性点不接地的电力系统2. 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地的电力系统3. 中性点直接接地系统中性点直接接地的电力系统。
当发生单相接地时，故障相由接地点通过大地形成单相短路，单相短路电流很大，故又称其为大接地电流系统。
在低压配电系统中，我国广泛采用中性点直接接地的运行方式，从系统中引出中性线(N)、保护线(PE)或保护中性线(PEN)。
低压配电系统按保护接地形式分为TN系统、TT系统和IT系统。
其中TN系统又分为：TN—C系统、TN—S系统和TN—C—S系统。
《供配电系统设计规范》(GB 50052—2009)中规定：TN系统—在此系统内，电源有一点与地直接连接，负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。
TN—S系统—在TN系统中，整个系统的中性线与保护线是分开的。
TN—C—S系统—在TN 系统中，系统中有一部分中性线与保护线是合一的。
TN—C系统—在TN系统中，整个系统的中性线与保护线是合一的。
在TN—C、TN—S和TN—C—S系统中，为确保PE线或PEN线安全可靠，除电源中性点直接接地外，对PE线和PEN线还必须设置重复接地。
低压配电TN系统如图9-6所示。
三、电力系统的中性点运行方式1.中性点不接地的三相系统2.中性点经消弧线圈接地系统3.中性点直接接地系统4.低压配电系统的接地形式a.TN—C系统b.TN—S系统c. TN—C—S系统。
第三节 中性点不接地的三相系统
一、中性点不接地系统
正常运行情况
电力系统正常运行时，一般
•
•
UU U V UW 0
认为三相系统是对称的，若三 相导线经过完全换位，则各相
•
•
•
IUC IVC IWC 0
的对地电容相等，则有：
•
UN 0
各相导线对地的电容相等并等于C，正常时各相对地电容电流的
有效值也相等
对称电压的作用下，各相的对地电 容电流大小相等，相位相差120°，如 图（c）所示。
电流变得很小或等于零，从而消除了接地处
的电弧以及由电弧所产生的危害，消弧线圈
也正是由此得名。 通过消弧线圈的电感电流：
IL
U ph
L
消弧线圈的补偿方式
1.完全补偿 完全中补性偿点是经使电消感弧电线流圈等接于接地地系电统容发电生流，单接相地接处地电故流为障零时。，在
正 允常许运运行行时不的某超些过条两件小下时，可，能如形在成这串段联谐时振间，内产无生法谐振消过除电接压地， 危 点及，系应统将的接绝缘地。的部分线路停电，停电范围越小越好。
线圈接地和中性点经高电阻接地的系统，当发生单相 接地时，接地电流被限制到较小数值，故又称为小接 地电流系统；
中性点有效接地包括中性点直接接地和中性点经小阻 抗接地的系统，因发生单相接地时接地电流很大，故 又称为大接地电流系统。
（1）3-66KV系统由于设备绝缘水平按线电压考 虑对设备造价影响太大，为提高供电可靠性，一 般采用中性点不接地运行方式，如果单相接地电 流大于一定数值时，则应采用中性点经消弧绕组 接地运行方式。
四、中性点经小电阻接地系统 以电缆为主体的35kV、10kV城市电网,可采用经
小电阻接地方式，
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N
= N eutral Conductor
PE
= P rotection- E arth Conductor PEN
= P rotectitive- E arth- N eutral- Conductor T
= T erre = Earthing I
= I solation S
= S eparated Neutral and Protective Conductor C
= C ombined Neutral and Protective Conductor Abb. 6 TN-S-System
Abb. 7 TN-C System Abb. 8 TN-C-S System Abb.9 TT System Abb. 10 IT System
Network configuration Power systems Network configuration Network configurations are differed as per kind of – direct current, alternating current – “number of active conductors and the kind of earth connection” using the following characters: First letter: earthing of the current source (part 300, VDE 0100): T – direct earthing of a point I - insulation of all active parts of earth
or connection of a point with the earth via an impedance. Second letter: earthing of elements of electrical machine:
T – element is directly earthed, independent of the earthing of a point of a current source
N – element is directly connected to the operating earth electrode
(in networks of alternating voltage the earthed point is mostly the neutral point).
Further letters: arrangement of neutral conductor and protective conductor in the TN-system:
S – functions of neutral and protective conductor by separate conductors
C – functions of neutral and protective conductor combined in one conductor (PEN). In TN-systems a point is directly earthed (operating earth
electrode). The elements of the electrical machine are connected to this point via PE- or PEN-conductor.
Three types of TN-systems are to be differed (part 300, VDE 0100):
TN-S-system
- Separated neutral and protective conductor in the entire network (diagram 6)TN-C-system
- Functions of neutral and protective conductor are combined in the entire network in one conductor, the PEN- conductor (diagram 7).TN-C-S-system
- In one part of the network the neutral and the protective conductor are combined (PEN-
conductor) (diagram 8).
In the TT-system a point is directly earthed (operating earth electrode). The elements of the electrical machine are connected with earth electrodes, that are separated from the operating earth electrode (diagram 9).
The IT-system has no direct connection between active conductors and earthed parts. The elements of the electrical machine are earthed (diagram 10).。