电力系统中性点接地方式的配电线路基础

中性点不接地系统故障运行

电力系统中性点接地有中性点不接地、经消弧线圈接地、直接接地等三种方式，如图1-1-3所示。

三相交流电力系统中，配电变压器或低压发电机的中性点通过接地装置与大地相连，称为工作接地。工作接地分不接地、经消弧线圈接地，合称为小接地电流系统，又称为中性点非直接接地系统或中性点非有效接地系统；直接接地系统，称为大接地电流系统，又称为中性点有效接地系统。

图1-1-3

实践点滴

*我国中性点不接地的电力系统：3～66kV系统，特别是3～10kV系统。

注：若3～10kV系统接地电流大于30A，20kV及以上系统中接地电流大于10A时，则采用中性点经消弧线圈接地运行方式。

*我国中性点直接接地的电力系统：110kV及以上系统、220/380V低压配电系统。

1）中性点不接地的电力系统

图1-1-4是电源中性点不接地的电力系统在正常运行时的电路图和相量图。

图1-1-4　正常运行时中性点不接地的电力系统

电力系统中的相与相之间及相与地之间都存在着分布电容。为讨论问题简化起见，设三相系统对称，且只考虑相与地之间的分布电容并用集中电容C来表示，如图1-1-4（a）所示。

①中性点不接地的电力系统在正常运行时，三相相电压对称且三相的电容电流相量和为零，所以中性点没有电流流过，各相对地电压就是其相电压，如图1-1-4（b）所示。

②当系统发生单相接地故障时，例如C相接地，如图1-1-5（a）所示。

三相电压分布发生变化：

故障相C相对地电压为零；

A相对地电压为AC；

图1-1-5　单相接地时中性点不接地电力系统

B相对地电压为

即A、B相对地电压升高了倍，其值等于AC、BC线电压。

三相电流则为

由相量图可知，C在相位上正好超前C90°，而

因此，

式中　IC——系统的单相接地电容电流，A；

　　　UN——系统额定电压，V；

　　　Loh——同一电压的架空电力线路总长度，km；

　　　Lcab——同一电压的架空电力电缆总长度，km。

当系统发生不完全接地（即经接触电阻接地）时，故障相对地电压将大于零且小于原相电压值，非故障相则对地电压将大于原相电压且小于线电压值；接地电容值也会较计算值略小。

实践点滴

由于非故障相的线电压的相位和量值均未发生变化，则允许用电设备短时间继续运行。但一旦再有一相接地故障就会形成两相接地短路，短路电流很大，这是不允许的。且当危及人身和设备安全时，单相接地保护则应动作跳闸。

2）中性点经消弧线圈接地的电力系统

消弧线圈是一个具有铁芯的电感线圈，线圈本身电阻很小，感抗却很大。可通过调节铁芯气隙和线圈匝数改变感抗值，以适应各个系统运行的需要。

在中性点不接地系统中，当单相接地电流（容性）较大且超过规定数值，将产生断续电弧，形成一RLC串联谐振电路，从而在线路上引起危险的过电压（高达相电压的2.5～3倍），可能导致线路的绝缘薄弱点被击穿。因此，须采用经消弧线圈（感性）接地的措施来减小这一接地电流，使故障电弧自行熄灭，避免过电压的产生。这种接地方式称为中性点经消弧线圈接地方式，如图1-1-6所示。

图1-1-6　中性点经消弧线圈接地系统一相接地

在正常情况下，三相系统是对称的，中性点电流为零，消弧线圈中没有电流通过。

当系统发生单相接地时，流过接地点的电流为而在相位上C超前C90°，L滞后C90°，当互相补偿的结果小于发生电弧的最小值时（最小生弧电流），电弧就不会发生，也就不会出现谐振过电压现象。

实践点滴

中性点经消弧线圈接地系统，与中性点不接地系统一样，当发生单相接地故障时，接地端电压为零，其他两相电压将升高倍，因此，发生单相接地故障时的运行时间也允许超过2h。

3）中性点直接接地系统

中性点直接接地系统发生单相接地故障，如图1-1-7所示。此时线路保护装置应动作，切除故障，使系统其他部分恢复正常运行。

图1-1-7　中性点直接接地故障

中性点直接接地系统单相接地故障时，其他正常相对地仍保持相电压，所以对设备的绝缘要求相对较低，因此我国110kV及以上系统电源中性点都采用中性点直接接地运行方式。

师傅带徒弟

小明：10kV配电系统为何一般不采用中性点直接接地方式？

师傅：经济价值不大。虽然10kV线路绝缘较弱，单相接地事故不少，但接地电流较小时，瞬间接地故障能可靠地自动消除。只有当接地短路电流大于30A、接地产生电弧不易熄灭时，才考虑经消弧线圈接地或直接接地方式。

小明：哦，原来如此！谢谢师傅！

行动起来

1.观察10kV、0.4kV线路特征。(www.xing528.com)

2.在相关设备上找中性点位置。

3.到变电站确认升压变压器和降压变压器特点。

师傅带徒弟

师傅：小明，配电系统里低压供电系统接地型式你了解吗？有没有兴趣？

小明：师傅，我只知道配网系统接地型式是中性点不接地系统呀，怎么低压又有接地？

师傅：220/380V低压系统一般采用中性点直接接地方式，低压配电网的中性点接地，有以下长处：

（1）可提供220V和380V的电压，满足如照明、电动机不同用电需要。

（2）单相接地时，非故障相为相电压，能减小人体的接触电压，适当降低对电气设备的绝缘要求。

（3）一旦出现绝缘损坏造成漏电甚至短路，短路电流能使漏电保护器及时跳闸切断电源，保护人身和设备安全。

小明：哦，原来如此。

4）220/380V低压系统的运行方式

低压配电系统有三种接地型式，即IT系统、TT系统、TN系统。具体见表1-1-1。

表1-1-1　低压配电系统接地型式

续表

续表

行动起来

1.对比各种低压接地方式特点和适用范围。

2.现场辨识低压接地方式。

3.手绘各种低压接地方式接线图。

任务演练

任务描述

人员组成

以2～4人为一团队，工作角色轮换。

具体任务

1.完成识别各种低压接地方式接线图任务。

2.对某线路手绘各种低压接地方式接线图。

3.任务评定。

能力要求

1.能独立识别各种低压接地方式接线图。

2.能手绘低压接地方式接线图。

3.演练过程能保持用心、专心、细心、耐心。

识绘各种低压接地方式接线图　任务工单

1.工作负责人（监护人）________班组________

2.工作班人员（不包括工作负责人）

_________________________________________________________________共____人。

3.工作任务

4.计划工作时间：____年____月____日____时____分至____年____月____日____时____分。

5.安全措施及注意事项

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

6.任务单签发人________________年____月____日____时____分

7.工作负责人__________________年____月____日____时____分

8.确认工作负责人布置的任务和本施工项目安全措施

工作班组人员签名___________________________________________________________

_____________________________________

任务评定总表（100分）

续表