中性点不接地

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课题一 中性点不接地方式

学习目标

掌握中性点不接地的三相系统正常情况下的运行特点以及中性点不接地的三相系统故障情况下的运行特点。

知识点

1．中性点不接地的三相系统正常情况下的运行特点； 2．中性点不接地的三相系统故障情况下的运行特点。

技能点

1．能够识别配电系统中性点； 2．能够用相量图分析本节内容。

学习内容

一、中性点不接地系统的正常运行

由于任意两个临近导体隔以绝缘介质就形成电容，配电线路的三相导线之间及各相导线对地之间沿线路全长都存在电容，如图2-1(a)所示，由于该电容是分布参数,故又称为线路对地的分布电容,为了分析问题方便,我们用集中参数来表示。

图2-1 中性点不接地系统电容电流 (a)电路图；(b)电容电流相量图

假设正常运行时，三相系统对称，同时三相导体经过完全换位，各相对地电容相等，故中性点N 对地电位为0。各相对地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(b)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。即

0=++W V U U U U （2-1） 0=++CW

CV CU I I I （2-2）

空载线路合闸时的电流，就是线路的电容电流，又称为充电电流。线路越长、电压越高，

充电电流越大。

二、中性点不接地系统的单相金属性接地故障

如图2-2（a ）所示，假设W 相一点发生完全接地的情况。所谓完全接地，也称为金属性接地，即认为接地处的电阻近似于零。当W 相金属性接地时，故障相对地电压为零，由电压回路方程可知：

W N U U -=（W

U 为变压器绕组的相电压） （2-3）

图2-2

发生W 相接地时，中性点不接地的三相系统

(a)电路图；(b)相量图

由方程：

W U N U U U U U U U -=+=' （2-4） W

V N V V U U U U U -=+=' （2-5）

可以看出各相对地电压的相量关系以及各线电压的相量关系如图2-2（a ）（b ）所示。

此时接地点的电流等于U 、V 两相对地的电容电流之和如图2-2（b ）所示，根据公式推导如下：

因为

e

CV CU I I I -='+' （2-6） 又：

C U CU

X U I '=' C

V CV

X U I '=' （2-7） 综上所述，中性点不接地系统发生单相金属性接地故障时，有以下情况。

1．中性点对地电压与接地相的相电压大小相等、方向相反，并等于电网中出现的零序电压。

2．故障相的对地电压降为零；两健全相的对地电压升高为相电压的3倍，即升高为线电压，其相位差不再是120°，而是60°。三个线电压仍保持对称和大小不变，使负荷电流不变，故对低压侧电力用户的继续工作没有影响（规程中规定可继续运行2个小时），提高了供电可靠性，这是中性点不接地的主要优点。另外，中性点不接地系统的单相接地电流较小，故对临近通信线路信号系统的干扰也较小，这是这一系统的又一优点。

但由于非故障相电压升高到线电压，电力用户能继续工作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，电气设备和线路的对地绝缘应按能承受线电压考虑设计，从而相应地增加了投资。

3．两健全相由于U U ' 、V U ' 在数值上增大为原来的3倍，故此时CU I ' 、CV

I ' 在数值上也增大为原来的3倍，所以得出

C U e X U I 3=

或C

V

e X U I 3=（2-8） 可见单相接地故障时的接地电流，等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。接地电流

的值与网络的电压、频率和对地电容有关，而对地电容又与线路的结构(电缆或架空线)、导线对地高度、杆塔型式、相间距离和长度等因素有关。

接地处有接地电流流过，会引起电弧。当接地电流不大时，交流电流过零值时电弧将自行熄灭，接地故障随之消失。如在10kV 电网中接地电流大于30A 时，将产生稳定电弧，此电弧的大小与接地电流成正比，从而形成持续的电弧接地。高温的电弧可能损坏设备，甚至导致相间短路，尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险。在接地电流小于30A 而大于5～10A 时，可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧，这是由于网络中的电感和电容形成的振荡回路所致，随着间歇性电弧的产生将出现网络电压不应有的升高，引起

过电压，其幅值可达2.5～3倍的相电压，足以对整个网络的绝缘造成威胁。

三、中性点不接地系统的适用范围

目前我国中性点不接地系统的适用范围如下：

1．电压在500V以下的三相三线制装置（380V/220V系统除外）；

2．3～10kV系统当接地电流≤30A时；

3．20～63kV系统当接地电流≤10A时

4．与发电机有直接电气联系的3～20kV系统，如要求发电机带内部单相接地故障运行，当接地电流≤5A时。