第二节 中性点经消弧线圈接地的三相系统
浅析中性点经消弧线圈接地方式
浅析中性点经消弧线圈接地方式摘要：电力系统的中性点指的是发电机或者是变压器的中性点，从电力系统运行的安全性、经济性、可靠性以及人身安全等层面来考虑，通常采取的是经消弧线圈接地的具体运行方式。
所以，对于该种运行开展理论层面上的研究与分析就显得非常关键。
关键词：中性点；经消弧线圈；接地方式1.引言我国的配电网中性点重点采取三种接地方法：中性点不接地（对地绝缘）、中性点经电阻接地以及中性点经消弧线圈接地。
配电网在以往大多数采用的是中性点不接地的运行方式，以往的供电网络结构比较简单，系统的容量也不大，输电线通过架空线为主，因为受到大风、树叶以及雷击等因素的影响，单相接地故障是配电网当中产生概率最高的一种故障，并且通常是可以恢复的故障。
因为中性点不接地，即便是发生了单相金属性永久接地或者是稳定电弧接地，依然可以不间断进行供电，这是该种配电网的优势所在，这样能够很好的确保供电的可靠性。
但是伴随着我国供电系统的改造，电缆线路在不断的增多，配电网的接地电容在到达一定的数值之后，配电网的供电可靠性将会受到一定的威胁。
首先，在配电网产生单相接地的时候，接地电容的电流比较大，电弧难以熄灭，或许会发展成为相间短路；其次，在产生间歇性弧光接地的时候，容易产生弧光接地过电压，进而对整体配电网产生威胁。
为了改善这些问题，配电网中性点经消弧线圈接地是一项非常科学的对策，通过消弧线圈带来的感性电流来补偿故障点的电容、电流，使得配电网在产生单相接地故障的时候电弧可以在瞬间熄灭。
2.中性点经消弧线圈接地特征配电网中性点经消弧线圈接地是通过消弧线圈所带来的感性电流来对故障点的电容与电流进行补偿的，一定要采取过补偿的运行方式，即消弧线圈的感抗应该低于电网对地的容抗，这样可以利用调整消弧线圈分接头的方式实现。
因为人为的加设一个比电网接地电容电流稍微大一些、相位差是180°的电感电流，电容电流就可以被电感电流所补偿，通过接地故障点的电流，仅仅是补偿之后数值很小的残存电流，具备下述的特征：（1）配电网的运行可靠性较高。
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。
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。
中性点经消弧线圈接地系统的基本原理(预览版)
8于
Y U O O U O U A YA U O U B YB U O U C YC 0
成
都
U O
j C A a 2CB aCC 3 1 1 j C A CB CC j L rO rL
谐振接地系统中性点位移指的是正常运行情况下， 中性点电压的位移量。 补偿网络等效 电路如图 2 所示，假定三相对地电导相等,忽略导线相间电容。
20
健全相两电抗器产生补偿电流相位差为 60 ,迭加后单只电抗器的 3 倍， 而且为是 2 倍；
15
图 1，a 表示每相对电容都并联一电抗器补偿本相容性电流，而 b 表示中性点接入消弧 线圈补偿系统容性电流。a 相对 b 有以下缺点：
开
U O
1 1 1 jC A rO j L rL
15
-5 -2
Y a 2Y aY U A A B C 1 jCB rO 1 jCC rO
U A
为基准电压 U ，则有： 取U A
U O j C A a 2CB aCC 1 1 j C A CB CC R j L U
式中：
1 3 1 ——对地全电导。 R rO rL
jd
式中：
C A a 2CB aCC ——电网的不对称度, ； C A CB CC
15
——补偿网线的失谐度,
-5 -2
j C A CB CC
j C A a 2CB aCC
变电站的运行方式
3 U w e j150
非故障相的对地电压升高到线电 压，即升高为相电压的 3 倍，各相 对地电压的相量关系如图（b）所示： 系统三相的线电压仍保持 对称且大小不变。因此，对 接于线电压的用电设备的工 作并无影响，无须立即中断 对用户供电。
二、单相接地故障
Ｗ相接地时， W相对地电容被短接，Ｗ相的对地电容电 接地电流的大小与系统的电压、频率和对地电容值 流为零。未接地 U、V相的对地电容电流的有效值为： 有关，而对地电容值又与线路的结构（电缆或架空线、 有无避雷线）、布臵方式、相间距离、导线对地高度、 I CV 3CU Ph I CU 杆塔型式和导线长度有关。 此时三相对地电容电流之和不再等于零，大地中有 单相接地电容电流的实用计算为： 容性电流流过，并通过接地点形成回路，接地电流 ： 式中：IC—接地电容电流，A； L ) U ( L1 35 2 IC I C ( I CU I CVU )—系统的线电压，kV； 350 L1—架空线路的总长度，km; L2—电缆线路的总长度，km. 单相接地故障时，流过大地的电容电流，等于正常运行 时一相对地电容电流的 3倍，其有效值为： 当发生不完全接地时，即通过一定的电阻接地时，接 地相的相对地电压大于零而小于相电压，未接地相的对地 3CU Ph I C 3I CU 电压大于相电压而小于线电压，中性点电压大于零而小于 相电压，线电压仍保持不变，此时的接地电流要比完全接 地时小一些。
本节结束！
第三节 中性点直接接地系统
本节教学
二、特点以及适用范围
中性点直接接地系统的工作原理
正常运行时：
中性点的电压为零，中性点没有电流流过。
发生单相接地时：
中性点运行方式
1、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。
《电气设备》一次部分2章试题库答案
《电气设备》一次部分第2章电力系统中性点运行方式一．填空题：（每空2分）1．小接地短路电流系统发生一相经过渡电阻接地时，线电压，故障相对地电压，非故障相对地电压，接地电容电流比完全接地时。
答案：不变；大于零而小于相电压；大于相电压而小于线电压；小2．某35kV电力网在工况下测得每相对地电容电流为4A，当发生B相完全接地时，C相对地电容电流为 A，C相对地电压为 kV，接地点通过 A 电容电流，该电网中性点应采用运行方式。
答案：4；35；12；经消弧线圈接地3．某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为 80km，当发生A相单相接地时，B相电压为 kV，CA线电压为 kV，接地电容电流为 A，最多能继续运行小时。
答案：35；35；8；24．某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为90km，当发生C 相单相接地故障时，A相对地电压为 kV ，非故障相对地电容电流为 A，电力网中性点应采用接地方式。
答案：35；9；不5．某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为150km，当发生B相单相接地时，C 相对地电压为 kV，B相接地电容电流为 A，C相对地电容电流为A，该电力网应采用中性点运行方式。
答案：35；15；5；经消弧线圈接地6．电压等级电力网，一般采用中性点直接接地系统；35kV电力网当具有电联系架空线路总长达 km以上应采中性点经消弧线圈接地系统。
答案：380/220V和110kV及以上；1007．从电网及电气设备观点看，110kV及以上电力网采用中性点直接接地系统较好。
答案：过电压；绝缘水平8．低压电网常采用380／220V三相四线制供电，是因为考虑共用一个系统。
答案：照明和动力9． kV及以上电压等级电网，一般采用中性点直接接地方式。
答案：11010．消弧线圈补偿方式有三种，应选择方式为佳。
答案：欠补偿、过补偿和完全补偿；过补偿11.中性点不接地系统中发生单相接地时，接地相电压，非接地相电压，中性点出现。
第二节 中性点经消弧线圈接地的三相系统
第二章 电力系统中性点的运行方式
第二节 中性点经消弧线圈 接地的三相系统
第二节 中性点经消弧线圈接地的系统 《发电厂变电站电气设备》 教学内容
第二章 中性点的运行方式
本节教学内容
一、消弧线圈的结构及工作原理
二、消弧线圈的补偿方式
三、适用范围
首页
Hale Waihona Puke 第二节 中性点经消弧线圈接地的系统 《发电厂变电站电气设备》 一、消弧线圈的结构及工作原理
适当选择消弧线圈的匝数，可使接地点的 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。 U ph 通过消弧线圈的电感电流： I L
L
第二节 中性点经消弧线圈接地的系统 《发电厂变电站电气设备》 二、消弧线圈的补偿方式
第二章 中性点的运行方式
气隙作用：避免磁饱和，使补偿电 在铁芯柱上设有主线圈，一般 直流偏磁式:带气隙的铁芯上有交流绕组和直流控制 流和电压成线性关系，减少高次谐波， 采用层式结构，以利于线圈绝缘。 绕组，通过调节直流控制绕组的励磁电流，来实现平滑 使电抗值较稳定，以保证已整定好的 在铁轭上设有电压测量线圈 ，在 这种消弧线圈不允许带负荷 调节消弧线圈的电感、电流。 调谐值恒定。同时，带气隙可减小电调整补偿电流，切换分接头时需 主线圈的接地端装有电流互感器。 感、增大消弧线圈的容量。 消弧线圈装有改变线圈的串联连 先将消弧线圈断开，所以称为 接匝数的分接头，分接头被引到装 “离线分级调匝式”。 于油箱内壁的切换器上，切换器的 传动机构则伸到顶盖外面。
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第二章 中性点的运行方式
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又可能变中为性完点全经补消偿。弧故线装圈在接变地压器的中系性统点，的在消弧正线常圈运，行以时及有，直其 配中线性的点发电的机位中移性电点压的消不弧应线超圈过，额一般定不相采电用压欠的补偿15方%式，。接地后
3的.过残补余偿电流值不能超过5～10A，否则接地处的电弧不能
当系统发生单相接地故障时，中性点的对地电压等于接地相电
压，消弧线圈在中性点电压即作用下，有一个电感电流通过，此
电感电流必定通过接地点形成回路，接地点的电流为接地电流与
电感电流的相量和，如图所示。
90接°，地U在•电w接流地处超接I•C前地电9流0U和°•，w电电感感电电流流互相滞抵后消，I•L 称
为电感电流对接地电容电流的补偿。
自过 行补熄偿灭是。使电感电流大于接地的电容电流，系统发生单相接地
故障时接地点有剩余的感性电流。消弧线圈选择时留有一定的裕 度，即使电网发展使电容电流增加，仍可以继续使用。故过补偿 方式在电力系统中得到广泛应用。
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三、适用范围
第二章 中性点的运行方式
第二节 中性点经消弧线圈接地的系统 《发电厂变电站电气设备》
思考练习
第二章 中性点的运行方式
思考练习
1.消弧线圈的工作原理是什么？消弧线圈的补 偿方式有几种？常采用哪种方式？为什么？
2.中性点不接地和经消弧线圈接地系统中发生 单相接地能否继续运行？为什么?
3.一般情况下，35kV系统的架空线路的总长 度为多少时才需要装设消弧线圈？10kV电缆 总长度为多少时应装设消弧线圈？
特点：
供电可靠性高，绝缘投资较大；中性点经消弧线圈 接地后，能有效地减少单相接地故障时接地处的电流， 使接地处的电弧迅速熄灭，防止了经间歇性电弧接地时 所产生的过电压。
适用范围： 中性点经消弧线圈接地系统多用于以架空线路为主
体的3～60kV系统中，还可用在雷害事故严重的地区和 某些大城市电网的110kV系统。
接匝数的分接头，分接头被引到装 于油箱内壁的切换器上，切换器的
“离线分级调匝式”。
传动机构则伸到顶盖外面。
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一、消弧线圈的结构及工作原理
第二章 中性点的运行方式
2.消弧线圈的工作原理
消弧线圈装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间，正常 运行时，中性点的对地电压为零，消弧线圈中没有电流通过。
一、消弧线圈的结构及工作原理
第二章 中性点的运行方式
1.消弧线圈结构简介
载可五分调柱铁式在接消芯等线开弧式。分关线、级，圈气调以隙种可匝改类调式变：柱:线离由塞圈线式电分的、动级直串传调流联动匝偏连式机磁接、式构在匝、驱线直数动分流，油级磁从调箱阀而匝式上式改、部、调变的气容线有隙式、 圈电离感线、分电级流调大匝小式。消弧线圈：结构如图所示。其外形和小容 量单相气变隙压可器调相铁似，芯有式油、箱气、隙油枕可、调玻柱璃塞管式油表:由及电信动号温机度经计蜗。杆内
适当选择消弧线圈的匝数，可使接地点的
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 Leabharlann hL第二节 中性点经消弧线圈接地的系统 《发电厂变电站电气设备》
二、消弧线圈的补偿方式
第二章 中性点的运行方式
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。
2.欠补在偿正常运行时，如果中性点的位移电压过高，既使
采欠用补了偿消是使弧电线感圈电，流在小于发接生地单的相电接容电地流时，，系接统地发生电单弧相也接难地以故 障熄时灭接。地点还有容性的未被补偿的电流。在欠补偿方式下运行时，
《发电厂变电站电气设备》
第二章 电力系统中性点的运行方式
第二节 中性点经消弧线圈 接地的三相系统
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教学内容
第二章 中性点的运行方式
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第二章 中性点的运行方式
驱部动实际可上移是动一铁只芯具有，分通段过（改即变带气主隙气）隙铁的芯大的可小调来电调感节线导圈，磁铁率芯 ，和从线圈而浸改放变在线油圈箱内的。电感、电流。
采 在 主 绕调流使调感消用线铁气在组节和谐、电弧层圈轭隙铁电值增抗直，消线上式的作芯值压恒大流通弧圈设结接用柱较成定消偏过线装构地有：上线。弧稳有磁，端调圈电避设性同线定改以装压式免节的有关时圈，变利有测磁主系，的以:直电带线量于 电饱线保， 带 容流感圈气线线 流和圈证减 气 量控、的圈 互圈隙，少 隙 。已串绝 感制电使一高 可整，的联缘 器补绕流般次 减定在铁连。 。偿谐 小好组。芯电的波 电的上调 先，励整将有这磁补消种交偿弧电消流电线弧流绕流圈线，组，断圈来切开和不实换，允直分所现许流接以带平控头称负滑制时为荷需