中性点虚拟接地装置工作原理
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。
虚拟接地
虚拟接地（英语：Virtual ground），是指电路中保持恒定参考电位的节点，尽管它并未直接连接到“实际接地”（real grounds）参考电位。
在有的情况中，参考电位被认为是那个电路的地端，因此上述的这个节点也被称作“虚地”。
在运算放大器和其他一些电路中，虚拟接地的概念常被用来帮助人们进行电路分析。
如果使用其他方法来分析，常常会遇到困难。
在电路理论中，某个节点可能具有某个特定的电流或者电压值。
虚拟接地在电流处理能力以及阻抗方面可能有一些负面作用。
构建虚拟接地的方法利用两个电阻器，可以构成一个分压器，它可以被用于创建一个虚拟接地节点。
如果两个电压源通过两个电阻进行串联，两电阻的阻值与电压满足如下关系，则两个电阻中间点成为了一个虚拟接地：负反馈运算放大器电路一个有源的虚拟接地电路有时被称作是“分幅器”（rail splitter）。
这样的电路通常是使用一个运算放大器或其他类似的具有一定增益的电路元件。
[1]由于运算放大器具有非常大的开环增益，因此当使用了右图所示的反馈网路之后，其两个输入端之间的电位趋近于零。
为了在输出端获得合适的电压，从而使系统在稳定的状态工作，输出端通过反馈网络将输出电压提供给反相输入端，这样就可以让两个输入端之间的电位差非常小，接近几个微伏。
由于同相输入端直接接地，尽管反相输入端没有直接接地，它也会呈现与同相输入端十分接近的电位（接地），这就是“虚拟接地”，简称“虚地”。
[1]应用电压的定义为某一点与参考点之间的电位差。
为了在考虑某一点的电压（电位差）时的方便，必须将其参考位置的节点接地。
通常，电源两端的电压差为恒定值，其中较低电位的一端可以被用于电路的一个地端，即“实地”。
如果没有这样的实地，或者在电路连接上不方便，那么可以利用具有相对于电源终端有恒定电位差的外部电路节点作为“虚拟地”，但是前提是这一点的电位在负载情况变化时必须保持恒定。
中性点虚拟接地柜
ZROXJ-12中性点虚拟接地装置技术协议项目名称：装置型号： ZROXJ-12KV装置数量： 1台甲方：联系电话：传真：乙方：联系电话：传真：ZROXJ-12中性点虚拟接地装置技术条件书1、使用环境条件1.1 使用场所：10 kV（母线高压设备室，无酸碱腐蚀处）1.2 环境温度：-30℃～+40℃1.3 安装高度：海拔1500m1.4 相对湿度：月平均相对湿度不大于90%，日平均相对湿度不大于95%1.5 污秽等级：不超过Ⅱ级2、系统参数2.1、额定电压：10 kV (额定频率为50Hz)2.2、系统接地方式：无要求2.4、PT二次接地方式：中性点直接接地（可选择）2.5、装置的控制电源：DC 220 V（可选择）；照明电源：AC 220 V；2.6、虚拟接地变压器：OX-10/20203、技术要求3.1 装置满足GB/T 11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》，GB 3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》等标准的要求;3.2 装置性能要求：1、装置中核心部件——测控装置，应采用双CPU，主CPU采用32位DSP技术，测控装置具备上电自检功能，同时必须通过国家级检测中心IV级电磁抗干扰型式试验；2、装置测控装置应设置RS-485或CAN对外通讯接口，采用MODBUS RTU 通讯协议，协议须通过国家级通信及规约检验，确保装置与整个监控系统兼容；3、装置采用KYN28A-12系列金属铠装移开式开关柜。
开关柜由固定的柜体，开关柜为全封闭式结构，柜体采用敷铝锌板，并将开关柜分隔为独立小室：主母线室、电缆室、仪表室。
所有运行操作全部在开关柜大门外进行，有效保证设备和人身的安全；防爆结构：主母线室、电缆室等所有高压带电间隔，全部设有独立的过压释放通道，具备完善的阻止内部故障燃弧功能，即俗称“防爆功能”，保证设备和人身的安全可靠。
4、能时刻监视系统电压，对出现的电压异常（过压、欠压、PT断线）做出准确的判断并输出报警信号；5、装置中主要元件——电压互感器，一次消谐器，能有效抑制系统过电压对电压互感器的损坏；6、装置中主要元件——虚拟接地变压器，与抑制系统主要过电压类的产品共同使用时，能有效抑制吸收系统中各种过电压，还能给开关柜提供AC220V操作电源；7、装置中主要元件——智能开关，有效抑制了电压互感器发生铁磁谐振的可能，更进一步保护电压互感器；8、装置具有存储功能；9、装置满足无人值班变电所要求；10、装置的控制器本身应有电源监视等自身监控系统。
配电虚拟接地及PT柜
中性点虚拟接地及PT柜ZROXJ中性点虚拟接地装置目前系统保护都是被动式的保护，是在故障发生后，防止故障扩大化转化为事故，只治标不治本，系统依然经常会发生电缆放炮、电机绝缘击穿、避雷器爆炸、电压互感器烧坏等事故。
过电压治理保护方案，从源头上全面治理过电压，消除过电压于萌芽状态，首先预防故障发生，其次治理故障，达到既防又治的目的。
在3～35KV中压系统中，中性点有不接地、谐振接地即消弧线圈接地、小电阻接地、都是被动式保护接地，各种接地方式各有优缺点。
本成果提出的虚拟接地方式为主动式保护接地方式，对工频不接地，对非工频量接地，充分发挥了各种接地方式的优点，克服它们的缺点。
1、故障发生的根源系统故障及事故都是由过电压引起，过电压的冲击造成系统绝缘击穿而发生故障。
过电压是电力系统安全运行最大杀手，一方面加速系统绝缘累积老化，另一方面直接引起绝缘击穿发生故障，对电力系统安全运行造成严重危害。
2、过电压产生的根源系统受到的“激励”能量在系统电感、电容中相互交换，电感、电容间产生电磁振荡产生过电压。
3、装置原理本装置的核心部件是根据专利方法实施特制的虚拟接地变压器，二次侧三相绕组串联形成开口三角，接入大功率电阻，等效系统中性点接地，对工频不接地，对非工频接地，实现系统中性点虚拟接地。
科学的原理，新颖的方法，近理想化的效果，独创的虚拟接地方式，集合各种中性点接地方式的优点，主动吸收泄放产生各种过电压的能量，从源头上防止过电压，拒绝过电压于萌芽之中；泄放谐振和单相接地的电、磁能量，实现消弧，拒绝系统、PT铁磁谐振，给系统安全运行最大的保障。
可电压互感器虚拟接地一体化，取代电压互感器柜，可提供AC220V操作电源。
二、功能介绍1、主动式主动式过电压保护电力系统中的电容、电感元件均为贮能元件。
当系统中操作或故障使其工作状态发生变化时，将产生电、磁能量震荡的过渡过程。
在此过程中，电感元件贮存的磁能会在某一瞬间转换为电场贮存于电容元件之中，产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。
中性点接地的工作原理
中性点接地的工作原理
中性点接地是一种电气系统的保护措施，旨在将电气设备的金属外壳与地面自然电位进行连接，以防止电气设备发生触电危险，保护人身安全和设备正常运行。
该工作原理是基于以下几个步骤：
1. 中性点引出：电气系统中存在一个中性点，该点由系统的中性导线连接。
中性点接地就是将该中性点引出电气设备。
2. 接地导线连接：中性点被引出后，将引出点与地面之间的接地导线进行连接。
接地导线一般由导电性能良好的金属材料制成。
3. 接地极建立：中性点接地导线的末端被埋入地下一定深度，以确保与地面的良好接触，并形成一个称为接地极的结构。
4. 接地极连接：接地极与电气设备的金属外壳之间通过导线进行连接，以实现接地极与设备金属外壳之间的电气连接。
5. 地面自然电势平衡：地球上存在着自然电场，通过接地极的连接，电气设备的金属外壳与地面自然电位建立了联系，使其具有相同的电势水平。
中性点接地的工作原理可以分为以下几个方面的作用：
1. 防止触电危险：当电气设备发生漏电或地故障时，中性点接
地使得电流通过接地导线回流到地面，而不是通过人体或其他设备，从而避免触电事故的发生。
2. 保护设备正常运行：中性点接地可以将电气设备的金属外壳与地面的自然电位相连，形成电气设备的有效屏蔽，减少外界环境干扰对设备的影响，确保设备正常工作。
3. 稳定电气系统：中性点接地可以增强电气系统的稳定性，减小电气系统的绝缘电阻，降低电气设备之间的电位差，减少设备故障的发生，提高电气系统的工作可靠性。
总之，中性点接地是一种重要的安全保护措施，通过将电气设备的金属外壳与地面自然电位相连，防止触电危险，保护人身安全和设备正常运行。
(完整版)变压器中性点接地电阻柜工作原理
目录1. 概述................................................ - 1 -2. 引用标准............................................ - 2 -3. 型号含义............................................ - 2 -4. 产品特点............................................ - 2 -5. 使用条件............................................ - 3 -6. 变压器中性点接地电阻柜工作原理 ...................... - 4 -7. 变压器中性点接地电阻柜主要技术参数 .................. - 5 -8. 变压器中性点接地电阻柜接线原理图 .................... - 6 -9. 发电机中性点接地电阻柜工作原理 ...................... - 7 -10. 发电机中性点接地电阻柜主要技术参数 .................. - 7 -11. 发电机中性点接地电阻柜接线原理图 .................... - 8 -12. 中性点接地电阻柜结构及安装尺寸 ...................... - 8 -13. 订货须知........................................... - 10 -1.概述电网中性点接地方式是一个综合性的、系统性的问题，既涉及到电网的安全可靠性、也涉及电网的经济性。
中性点电阻接地系统近年来在我国城市电网和工业企业的配电网中得到越来越广泛的应用。
中性点经电阻接地系统在世界上很多国家，比如美国，欧洲，日本，俄罗斯等有着很多年的成熟可靠运行经验。
虚拟接地装置说明
虚拟接地装置说明中性点不接地系统由于投资、运行经济，供电可靠性高被广泛采用。
但是当发生单相弧光接地时，会产生弧光接地过电压，极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发事故，造成严重损失。
随着电网规模的扩大，电缆的大量应用，接地电容电流越来越大，其在发生单相接地时，电弧不能自熄，会产生很高的过电压，已不适应现代电力发展之需要。
谐振接地即消弧线圈接地，补偿流经故障点的电容电流使之趋于0，弧光不能维系燃烧而熄灭，故障点周围的绝缘介质“空气”得以补充能够恢复到正常的绝缘强度，故障点的绝缘不再击穿，几十年来消弧线圈为电力系统做出了巨大贡献。
谐振接地具有很高的供电可靠性和安全性，但其存在着过电压倍数高，精确调谐难度大，选线准确率低，组件多，结构复杂，装置自身故障率高，不利于电网的远景规划等缺点。
消弧线圈最大的缺点是在电缆线路中不能发挥消弧作用。
小电阻接地，是由于消弧线圈在电缆线路中不能发挥消弧作用，不得不选择中性点经电阻接地方式，加大流经故障点电流使保护启动跳开故障线路，以牺牲中性点非接地电力系统投资、运行经济和供电可靠性为代价来换取系统的安全运行。
供电可靠性已成为电力系统发展水平的重要考核指标，小电阻接地系统在发生单相间歇性弧光接地或其他因素引起的短时接地时，不能熄弧，必须立即跳闸，这不仅增加了断路器的维护工作量，对生产工艺连续性较强的用户也是不适应的，不能满足现代人们的生活要求。
另外，小电阻接地系统在发生单相接地时，接地电流很大，由此形成的跨步电压较高，对接地故障点附近的人身安全产生很大威胁。
在人们的生活和生产中，如果不慎触电，生还的概率极小，同时接地电流引起的地电位升高对低压设备的安全也产生严重威胁。
还有对通讯的干扰严重，现在电子设备的应用是越来越广泛，其抗干扰能力很低，小电阻接地系统在发生单相接地时，其较大的接地电流对通讯线路、通讯设备以及二次线路和设备等将产生很大的干扰。
中性点虚拟接地电压互感器柜，虽然能消除各种过电压对系统的危害，但对于电缆线路的永久性故障却不能消弧，消除故障点的电容电流。
中性点接地的原理
中性点接地的原理
中性点接地是指将电气设备或电力系统的中性点（通常是三相电系统的中性点）通过接地连接到地球，以实现安全的电气接地系统。
其原理可以概括如下：
1. 保护人身安全：中性点接地可以将电气设备的金属外壳连接到地下，当设备出现漏电等故障时，瞬时电流可以通过接地回路流入地下，从而防止人体触电，确保人身安全。
2. 平衡电压：中性点接地还可以平衡电力系统的电压。
在三相电系统中，由于对称性的存在，三相电压应当相等。
而当电力系统中存在单相接地故障时，中性点接地可以将故障相的电压降至零，从而使三相电压保持平衡。
3. 排除干扰电流：中性点接地还能够排除由于电力系统与其他电气设备之间的电容耦合产生的感应电流。
当设备之间存在电感或电容连接时，由于电感或电容的存在，可能会导致感应电流，在接地后，这些感应电流可以通过接地回路排除。
需要注意的是，在进行中性点接地时，应当符合相关的电气安全标准和规范，确保接地电阻足够低且接地回路畅通，以确保安全可靠的电气接地系统的建立。
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中性点虚拟接地装置工作原理
中性点虚拟接地装置将不稳定电路特性的供电系统转化为稳定电路特性的供电系统，提高系统可靠性和安全性。
在我国中压电力系统中，中性点的接地方式涉及到技术、经济、安全等诸多因素。
中性点不接地系统由于投资、运行经济，供电可靠性高被广泛采用。
但是，中性点不接地系统有着自身的缺点，系统不稳定，内部过电压水平高，故障概率高，极易发生谐振和单相弧光接地等故障。
过电压是电力系统安全运行最大杀手，系统故障及事故主要是由过电压引起。
过电压不仅造成事故且加速系统绝缘累积老化，而且直接引发绝缘击穿发生故障，对电力系统安全运行造成严重危害。
中性点不接地系统过电压水平高与系统不稳定是由系统的电路参数决定的，根源在于系统的电路特性，下面就从系统的电路原理分析为什么不接地系统的过电压。
电路原理分析中性点不接地供电系统过电压
1、供电系统可以等效为一个RLC二阶电路
如图1，为一段母线的供电一次图。
图1 一段母线高压系统图
图1的一段母线上的出线可以等效为一条供电线路，如图2。
图3 一段母线出线等效图
图2中，由于负载为中性点不接地，系统输电线路对地，可以等效为一个RLC电路，如图3.
图3 等效RLC二阶电路
2、欠阻尼
如图3，这里不再累述二阶电路的推计算过程，我们直接引用二阶电路的结论。
固有角频率，也称无耗角频率：
衰减系数：（或用µ表示）
3、供电系统是欠阻尼的二阶电路
供电系统中由于输电线路中的电阻成分R消耗有功功率，因此系统中R越小越好，故系统中R的阻尼极小，系统处在严重的欠阻尼状态，且系统L、C振荡衰减很慢，这就带来系统的过电压水平高，系统不稳定容易发生谐振等。
供电系统中由于输电线路中的电阻成分R极小是系统各种过电压的根源。
《高电压技术》指出：系统无耗自振频率ω0= 1/√LC，衰减系数μ=R/2L，当ω0是电源频率整倍数时，系统如有风吹草动，就会发生事故。
有些系统当操作人员拉开开关突然进线跳闸，就是属于这类情况。
中性点不接地系统的μ/ω0 < 0.2，系统谐振时过电压水平很高，其操作过电压水平很高，以致系统绝缘无法承受而发生故障及事故。
图4
μ/ω0的比值决定了系统的稳定性，对于架空线路供电系统送电距离长有较大的R，且架空线路对地电容很小，而对企业变电所送电距离很短有很小的R，且电缆线路对地电容很大，因此，企业变电所设计更要注意系统可能出现线性谐振，系统操作、不对称接地故障、断线（熔断器一相、二相熔断）时系统发生线性谐振。
总之，如果使系统系统的μ/ω0 >0.3，系统的各种过电压水平就会很低，系统就会稳定。
中性点虚拟接地装置电路原理
供电系统中由于输电线路中的电阻成分R消耗有功功率，因此系统中R越小越好，因此系统中R的阻尼极小，系统处在严重的欠阻尼状态。
这是供电系统各种过电压的根源。
如何增大系统中的电阻成分R，阻尼系统L、C振荡，使L、C振荡快速衰减。
又如何使这个增加的电阻成分不消耗有功功率，这正是中性点虚拟接地装置实现的功能。
工作原理：中性点虚拟接地装置增大系统中的电阻成分R，使系统系统的μ/ω0 远大于0.3，阻尼系统L、C振荡，降低L、C振荡频率，使L、C振荡快速衰减，或者说使系统处于过阻尼的状态，从而抑制系统各种过电压，实现全面系统过电压保护，从源头消除各种过电压。
从电路图的角度分析，中性点虚拟接地装置相当于在等效的图5电路图的基础上，在线路与地之间并联一个电阻R1，如图5。
图5 虚拟接地注入电阻的等效电路图
把图5的电路等效为RLC串联电路，如图6，从电路知识得出结论：R1越小，等效后的R’越大，使得系统的μ/ω0 > 0.3，对系统的LC振荡有效阻尼。
图6 等效的RLC二阶电路
总之，中性点虚拟接地装置，正是加大系统的阻尼电阻，阻尼系统LC交换能量，消耗系统LC储存的能量，从源头消除系统各种过电压，实现主动式过电压保护，全面治理系统各种过电压。
预防系统故障及事故发生，大幅度降低系统发生故障的概率，提高系统运行安全性、可靠性，延长系统寿命。
中性点虚拟接地结构原理
结构原理：使用特殊材料的变压器形成开口三角接入大功率电阻，功率几～几十kV A，向系统注入一个电阻，这个电阻对工频不存在，对非工频存在，故称之“虚拟接地”。
PT有开口三角，三相工频之和等于0，非工频之和不等于0，但是开口的功率只有50～100V A，无法快速消耗“激励”能量。
中性点虚拟接地装置的功能
中性点虚拟接地已通过武汉高压研究所试验验证
1、杜绝PT铁磁谐振；
本功能已通过武汉高压研究所试验验证详见附件试验报告实验2
2、实现弧光接地消弧；
本功能已通过武汉高压研究所试验验证详见附件试验报告实验1
3、操作过电压小于1.5倍（相电压）；
本功能已通过武汉高压研究所试验验证详见附件试验报告实验4、5、6
4、消除系统线性谐振；
5、消除系统断线谐振；
6、消除系统参数谐振；
7、与避雷器配合，快速吸收避雷器动作后的残余电荷及避雷器截波形成的残余电荷。