关于海上平台电力系统中性点接地方式研究分析

2.3 单相接地时工频过电压分析
当发生单相故障接地工况，非故障相的相电压升高幅 值多少与从故障点看进去的正序、负序、零序的等值阻抗 有关。一般正序等值阻抗近似等于负序等值阻抗。 一般中压电力系统的零序等值电抗与正序等值电抗的 比X0/X1≥20，接地系数大于α=1.87，非接地相的电压比线 电压高1.1倍。避雷器的灭弧电压要求也依此进行选型。 当忽略不计系统对地的容抗，即认为k=∞，则接地 短路电流为0，只有电容电流，其大小与系统对地电容有 关。非接地相对地电压升成线电压，即IA=0；UB，C=Un。 中性点不接地系统只能运行在单相接地故障电容电流 小于10A的工况，非故障相的相电压增大至线电压，使电 压互感器铁芯饱和，电抗下降、互感器电流增大、烧掉保 险、还会引起中性点过电压。
图2 中性点不接地系统接线方式
对称电源向三相对称负载供电。电源侧中性点电位与设备侧 中性点电位相等。三相线路对地形成电容效应，且对地电容 相等，三相电容侧中性点也与电源测中性点电位一致。
2.2 中性点不接地方式单相接地工况
中性点不接地系统单相接地流过接地点的电流不大于 10～30A，一般不叫短路电流，叫接地电容电流，不会对 电气设备造成热不稳定，规程规定允许运行2小时。在2小 时内若能查找故障加以排除，提高了供电的可靠性。这也 就是中性点不接地运行工况的最大优势。
2.5 空载长线电容效应引起的工频电压的升高
空载电缆线路可以简化成R、L、C等值电路。R为电 源电阻及T型等值电路的等值电阻、电感L为电源及T型等 值电路的电感、电容C为T型等值电路的电容。一般电阻R 比等值感抗XL及等值容抗XC小得多，而空载电缆的工频容 抗Xc又大于工频感抗XL，在工频电动势E的作用下，线路 上流过的电容电流在感抗上造成的压降UL将使容抗上的电
图1 电力系统典型接线图
最大过电压为2倍。中性点不接地系统间歇性电弧时接地 相电压恢复速度较快，更难于灭弧。
中性点不接地、经大电阻接地或经消弧线圈接地系统， 正常运行时电力系统为三相对称系统，三相电源向三相负载 供电，三相对地电压为相电压，三相电源侧中性点和用电设 备侧的中性点与地电位相同（三相对地有电容性阻抗）。
电力系统中性点接地方式是指三相电力系统中性点与 大地之间的连接方式。分析研究中性点的接地方式，关键 在于分析电力网络出现单相接地时，各相电流与电压的升 降情况，并采取何种手段以降低非故障相的过电压问题。 这影响着电网的稳定运行、设备选型、综保调整和其他电 气相关问题，以及经济投资等。 电网中性点接地方式分为有效接地系统和非有效接地 系统两类，而有效接地又可分为有效接地系统及非常有效 接地系统。有效接地系统主要适用于高压电力系统，非常 有效接地系统适用于超高压和特高压电力系统。非有效接 地系统主要适用于中压电力系统，根据单相接地故障电流 的大小，可分为大电流接地系统（包括中性点直接接地、 经小电阻、经小电抗接地）和小电流接地系统（如：不接 地、消弧线圈接地、大电阻接地）。 海上平台电力系统孤岛并网的电压等级一般为35kV， 属于小电流接地系统。发生单相接地时，不同的接地运行 方式会对接地点的电流变化、电弧熄灭的条件、电压恢复 速度的条件、接地电流对电气设备绝缘的危害、工频电流 与谐波电流对继电保护的影响、对人身安全及通讯干扰的 影响等；分析非接地相过电压的大小及条件（过电压与接 地程度系数的关系）、中性点电压偏移与失谐度和阻尼率 的关系、过电压的危害等。通过对小电流接地方式的分 析，提出海上平台电力系统所适用的中性点接地方式，对 海上固定平台电力组网的安全经济运行、投资、继电保护 及过电压保护、人身及设备安全等提供理论参考依据。下 面仅对小电流接地运行工况详细分析。
2017年第8期
消弧线圈容量的确定：消弧线圈容量的选择应以当时 设计时的电容电流为主要依据，并同时考虑5～10年电网 的发展趋势，消弧线圈的容量按下式计算：
Q kI CUM 1.35I CUM
式中： Q ——消弧线圈容量； k ——荷增长系数，取
K=1.3~1.5； I C ——系统对地电容电流 其它的接地方式都是为了降低单相接地非接地相过电 Q kI CUM 1.35I CUM ——系统额定相电压，kV。 压，或提高电气设备绝缘水平，增大投资，或造成相间短 5 结束语 路和限制接地电流，避免烧坏接地点绝缘造成相间短路。 综上所述，电力系统中性点非有效接地方式：中性点 不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地主要考虑电力系统 的安全、经济运行。当接地电容电流小于允许值时，采用 中性点不接地方式。优点：简单、单相接地的接地电容电 流允许运行2h，在此期间可以寻找接地点，排除故障或倒 负荷后，再切除故障，提高了供电的可靠性。缺点：弧光 接地会产生3.5倍相电压的过电压，危害设备绝缘，长时 间的运行可能发展成相间短路。为此，采用大电阻接地方 式，由于电弧重燃暂态电流有释放回路，弧光过电压只有 2.6倍相电压的过电压，符合电动机检修后的绝缘水平的 要求，电弧重燃故障相电压恢复较慢，有利于灭弧。由 于加大了有功电流分量，提高了选线保护的可靠性和灵敏 度。当电力系统的电容电流大于允许值时，应加装消弧线 圈平衡接地电容电流。加入消弧线圈接地弧光过电压为3.2 倍相电压的过电压。由于阻尼率很小，若失谐度较低时会 使中性点电压升高到不允许的程度，且对选线保护带来困 难。为此应在消弧线圈上并联电阻，用以降低电弧暂态过
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关于海上平台电力系统中性点接地方式研究分析
孙贺
中海油安全技术服务有限公司 天津 300000 摘要：本文对海上平台电力系统非有效接地方式：中性点不接地、经电阻接地及经消弧线圈接地方式进行了分析，并 从操作过电压、暂态过电压、谐振过电压及运行中断线过电压、电弧的熄灭与重燃等方面进行了理论分析。分析的主线是 对称分量法及选线保护的有效性。本文为海上平台电力系统中性点接地方式设计、运行提供了理论依据。 关键词：中性点接 地方式过电压 海上平台
2 中性点不接地系统 2.1 中性点不接地系统简介
海上平台电力系统多为中性点不接地系统，因此重点分 析本节内容。系统接线方式如图2所示，正常工况下，三相
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压U C高于电源电动势。为限制这种工频电压的升高，大 多采用并联电抗器来补偿电缆线路的电容电流。 中性点不接地方式优点：简单、单相接地允许运行 2h，在此期间处理故障或转移负荷，提高了供电的可靠 性。缺点：应用范围小，当接地电容电流大于10~30A时 不允许采用不接地方式、单相接地非故障相过电压到3.5 倍相电压，易发展成相间短路。 接地方式。
1 电力系统中性点接地方式的分析
本节主要分析电力系统中性点在各种接地方式下单相 接地后接地相电流和非接地相对地电压的变化规律。电力 系统典型接线及参数如图1所示。
2.4 中性点不接地系统间歇电弧接地过电压
电网在中性点不接地方式运行时，当发生间隙性电弧 接地时，非接地相对地最大过电压为