發(fā)電廠電氣設(shè)備中性點運行方式

電力系統(tǒng)的中性點運行方式

華南理工大學(xué)電力學(xué)院楊向宇中性點不接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)中性點直接接地的三相系統(tǒng)中性點經(jīng)阻抗接地的三相系統(tǒng)主要內(nèi)容概述電力系統(tǒng)的中性點是指三相系統(tǒng)作星形連接的變壓器和發(fā)電機的中性點。中性點采用不同的接地方式，會影響到電力系統(tǒng)許多方面的技術(shù)經(jīng)濟問題，如電網(wǎng)的絕緣水平、供電可靠性、對通信系統(tǒng)的干擾、繼電保護的動作特性等。因此，選擇電力系統(tǒng)的中性點運行方式是一個綜合性間題。本章就中性點不同運行方式的三相系統(tǒng)作一般綜合介紹。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)一、中性點不接地系統(tǒng)的正常運行電力系統(tǒng)運行時，三相導(dǎo)體之間和各相導(dǎo)體對地之間，沿導(dǎo)體全長分布著電容，這些電容在電壓的作用下將引起附加的電容電流。各相導(dǎo)體間的電容及其所引起的電容電流較小，并且對以后所討論的問題沒有影響，故不予考慮。各相導(dǎo)體對地之間的分布電容，分別用集中的等效電容CU、CV和CW代替。圖2-1（a）為中性點不接地系統(tǒng)正常運行的電路圖。圖中斷路器QF正常運行時處于合閘狀態(tài)。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)假設(shè)正常運行時，三相系統(tǒng)對稱，同時三相導(dǎo)體經(jīng)過完全換位，各相對地電容相等，故中性點N對地電位為0。各相對地電壓分別用、、表示，則

一、中性點不接地的三相系統(tǒng)圖2-1中性點不接地三相系統(tǒng)的正常運行情況（a）電路圖；（b）、（c）相量圖一、中性點不接地的三相系統(tǒng)各相對地的電壓分別為電源各相的相電壓。在此對地電壓下，各相對地電容電流大小相等，相位差為120°。如圖2-1（c）所示。各相對地電容電流之和為零，所以沒有電容電流流過大地。各相電源電流應(yīng)為各相負荷電流與對地電容電流的相量和，如圖2-1（b）所示，圖中僅畫出U相情況。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)二、單相接地故障圖2-2中性點不接地三相系統(tǒng)單相接地（a）電路；（b）相量圖一、中性點不接地的三相系統(tǒng)在中性點不接地三相系統(tǒng)中，當(dāng)由于絕緣損壞等原因發(fā)生單相接地故障時，情況將發(fā)生明顯變化。圖2-2所示為W相k點發(fā)生完全接地的情況。所謂完全接地，也稱為金屬性接地，即認為接地處的電阻近似于零。當(dāng)W相金屬性接地時，故障相對地電壓為零，即

,非故障相U相和V相的對地電壓、分別為各相對地電壓的相量關(guān)系如圖2-2（b）所示，、之間的夾角為60°。此時U、W相間電壓為，V、W相間電壓為，而U、V相間電壓等于。此時，三相的線電壓仍保持對稱且大小不變。因此，對電力用戶接于線電壓的設(shè)備的工作并無影響，無須立即中斷對用戶供電。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)一、中性點不接地的三相系統(tǒng)由于U、V兩相對地電壓由正常時的相電壓變?yōu)楣收虾蟮木€電壓，則非故障相對地的電容電流也相應(yīng)增大倍。如正常運行時各相導(dǎo)線對地的電容相等，設(shè)為C，則正常運行時各相對地電容電流的有效值也相等，且單相接地故障時，未接地U、V相的對地電容電流的有效值為：W相接地時，該相對地電容短接，則對地電容電流為零。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)此時三相對地電容電流之和不再為零，大地中有電流流過，并通過接地點成為回路，如圖2-2（a）所示，如選擇電流的參考方向為從電源到負荷的方向及線路到大地方向，則W相接地處的電流，簡稱為接地電流，用表示，為可見，單相接地故障時的接地電流，等于正常運行時一相對地電容電流的三倍。接地電流的值與網(wǎng)絡(luò)的電壓、頻率和對地電容有關(guān)，而對地電容又與線路的結(jié)構(gòu)（電纜或架空線）、布置方式和長度有關(guān)。實用計算中可按下式計算：一、中性點不接地的三相系統(tǒng)對架空線路對電纜線路式中——接地電流，A；

U——網(wǎng)絡(luò)的線電壓，kV；

L——與電壓為U具有電聯(lián)系的所有線路的總長度，km。一、中性點不接地的三相系統(tǒng)綜上所述，中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時產(chǎn)生的影響可從以下幾個方面來分析。單相接地故障時，由于線電壓保持不變，使負荷電流不變，電力用戶能繼續(xù)工作，提高了供電可靠性。然而要防止由于接地點的電弧或者過電壓引起故障擴大，發(fā)展成為多相接地故障。所以在這種系統(tǒng)中應(yīng)裝設(shè)交流絕緣監(jiān)察裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，立即發(fā)出信號通知值班人員及時處理，規(guī)程規(guī)定：在中性點不接地的三相系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時．繼續(xù)運行的時間不得超過2h，并要加強監(jiān)視。

一、中性點不接地的三相系統(tǒng)由于非故障相電壓升高到線電壓，所以在這種系統(tǒng)中，電氣設(shè)備和線路的對地絕緣應(yīng)按能承受線電壓考慮設(shè)計，從而相應(yīng)地增加了投資。接地處有接地電流流過，會引起電弧。如在l0kV電網(wǎng)中接地電流大于30A時，將產(chǎn)生穩(wěn)定電弧，此電弧的大小與接地電流成正比，從而形成持續(xù)的電弧接地。高溫的電弧可能損壞設(shè)備，甚至導(dǎo)致相間短路，尤其在電機或電器內(nèi)部發(fā)生單相接地出現(xiàn)電弧時最危險。在接地電流小于30A而大于5~10A時，可能產(chǎn)生一種周期性熄滅與復(fù)燃的間歇性電弧，這是由于網(wǎng)絡(luò)中的電感和電容形成的振蕩回路所致，隨著間歇性電弧的產(chǎn)生將出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)電壓不應(yīng)有的升高，引起過電壓，其幅值可達2.5~3倍的相電壓，足以危及整個網(wǎng)絡(luò)的絕緣。二、毛中費性點肢經(jīng)消菌弧線長圈接虹地的攪三顛相系傾統(tǒng)中性烘點不阻接地墾系統(tǒng)掀，具州有單脊相接滿地故嘉障時禮可繼巴續(xù)給班用戶煉供電賠的優(yōu)抽點，情但當(dāng)糧接地每電流則較大撞時容疏易產(chǎn)練生電繁弧接圈地而射造成駛危害膛。為千了克棵服這嚇一缺惱點，登可設(shè)枝法減岡少接元地處芒的接誰地電本流。貿(mào)采用損的方肥法是毅在出違現(xiàn)單補相接哪地故丈障時惱，使冷接地屯處流駐過一嚼個與謊接地膚電流泳相反伍的感五性電害流，破因而鍬出現(xiàn)釘了中投性點胸經(jīng)消圣弧線趁圈接撈地的違運行村方式重。二、迅中皇性點銀經(jīng)消渡弧線煎圈接艇地的它三儀相系傍統(tǒng)一、餃消弧續(xù)線圈畜的工夕作原四理消弧詢線圈界是一犬個具海有鐵缸芯的串可調(diào)厲電感匹線圈到，線旬圈的俊電阻妙很小僑，電乳抗很蟻大，礎(chǔ)電抗其值可壯用改鮮變線掙圈的更匝數(shù)波來調(diào)老節(jié)?；I它裝尺在系站統(tǒng)中精發(fā)電污機或到變壓青器的允中性融點與蹈大地史之間樂，其礙工作鐘情況訊如圖2-館3所示歉。二、那中誰性點產(chǎn)經(jīng)消?；【€紛圈接土地的脅三堪相系鍬統(tǒng)圖2-記3中性堅點經(jīng)揀消弧膽線圈醉的接砍地三禽相系御統(tǒng)（a）電冤路圖防；（b）相姑量圖二、淋中墳性點坊經(jīng)消朗弧線恩圈接昌地的禁三熊相系尼統(tǒng)正常電運行帝時，扇中性舞點對羽地電佩壓為跟零，醋消弧徐線圈縱中沒犁有電癥流通手過。單相刷接地墊故障靜時，推如W相接派地，萬中性賀點對濤地電慎壓,非故烈障相染對地培電壓逢升高籌倍，邁網(wǎng)絡(luò)挺的線林電壓惡不變瓶。此粘時，灶消弧注線圈豎處于斷電源W相相患電壓售作用發(fā)下，慘有電渡感電捕流搞通腐過，候此電信感電摸流必蜜定通淡過接良地點勞成為佳回路陪，所佳以接逐地處殺的電愿流為哄接地惑電流駱電感姜電流飼的屢相量腦和，抖見圖2-路3（a）所輩示。二、準中趕性點眨經(jīng)消警弧線透圈接助地的脂三煌相系蘆統(tǒng)接地仆電流型超頃前90朝°，電政感電騎流幼滯后90婦°，和錯相角靜差18依0°，方邊向相堡反，注見圖2-碎3（b）所芽示，意在接獅地處纖和賀相互運抵消幸，稱抓為電驅(qū)感電角流對悠接地責(zé)電流啊的補飾償。麻如果講適當(dāng)揮選擇條消弧脾線圈邁的匝脂數(shù)，股可使摘接地跪處的拔電流猴變的抗很小照或等遙于零摔，從減而消蝕除了求接地閑處的柏電弧損以及灰由它顛所產(chǎn)紋生的組危害激。消剃弧線電圈也際正因倦此得涌名。二、腹中禿性點奔經(jīng)消掉弧線捏圈接非地的及三牛相系社統(tǒng)通過橡消弧徒線圈廉的電傾感電隙流愉。史其中L為消偽弧線瓶圈的抽電感染。消弧府線圈污的外倉形和輛小容勞量變父壓器霸相似仁；為富了絕蘇緣和輪散熱妹，鐵潔芯和聚線圈削浸放合在油楚箱內(nèi)標；為紅避免親鐵芯誦飽和身，保溫持電亂流與畫電壓皮的線頭性關(guān)仁系，配采用諷具有旨空氣票隙的栗鐵芯甜，氣節(jié)隙沿診整個注鐵芯茂柱均腐勻放晌置，拖為調(diào)段節(jié)線債圈匝累數(shù)，姑通常睜有5～9個分膝接頭脖可供涂選用腹，以胖改變寫補償顫的程奔度。二、手中塘性點遞經(jīng)消握弧線窄圈接屠地的捆三草相系您統(tǒng)二、津消弧銷線圈寇的補聚償方靠式根據(jù)色單相糠接地扔故障啄時消血弧線客圈電似感電矩流IL對接滿地電樂流Ic的補暑償程恢度不獄同，俯可有痕三種頁補償牙方式您：完盤全補仔償、筒欠補恨償和逮過補從償。1．完甩全補世償完全右補償見是使訪電感貫電流蜻等于迷接地狂電流價，即IL撈=Ic，亦縱即辭接柏地處度電流渠為零甚。二、該中很性點山經(jīng)消浪弧線懷圈接促地的計三漁相系撐統(tǒng)從消豬弧角乏度來針看，遙完全金補償草方式蓄十分柄理想鞋，但松實際億上卻切存在撐著嚴懸重問助題。扎因為戴正常畢運行際時，禿在某宣些條葡件下垃，如抖線路刮三相疼的對骨地電候容不巨完全桌相等伸或斷消路器池接通徑時三厲相觸找頭未特能同燒時閉遷合等球，中析性點役與地層之間溫會出縫現(xiàn)一習(xí)定的榜電壓筒。此敞電壓豆作用模在消漲弧線雄圈通逃過大溫地與蔬三相銜對地互電容聞構(gòu)成粒的串僻聯(lián)回呈路中限，因旺此時舊感抗XL與容膊抗Xc相等刪，滿判足諧隊振條乞件，坡形成祥串聯(lián)志諧振擦，產(chǎn)側(cè)生過饑電壓作，危頸及設(shè)掃備絕端緣。律因此靠，一瓣般不燭采用帽完全虜補償漲方式撿。二、其中陡性點梯經(jīng)消望弧線但圈接熄地的溝三賭相系辣統(tǒng)2．欠珠補償欠補悠償是膛使電仆感電營流小疾于接存地電邪流，衰即IL喊<Ic，亦堂即女。拒單相訊接地窩故障撓時接價地處層有容豆性的霸欠補敞償電悠流（IC一IL），孟但在魚這種扇方式肚下運班行，奸若因暈停電鳥檢修逢部分省線路迫或系譜統(tǒng)頻犯率降面低等沖原因順使接倡地電射流Ic減少失，又貫可能使出現(xiàn)以完全碌補償爪，產(chǎn)莊生滿寧足諧廣振的蠻條件腸，因纖此，璃一般償電網(wǎng)挪中變棕壓器帆中性甘點不呼采用頁欠補緞償方器式，至而大留容量箏發(fā)電古機中遞性點聚有時香采用劇欠補屯償方糠式。二、災(zāi)中扔性點蒙經(jīng)消賴弧線旅圈接鳴地的事三駕相系廢統(tǒng)3．過啦補償過補覆償是爐使電餓感電佛流大予于接描地電兄流，環(huán)即IL謊>Ic，亦繡即稅。融單相灰接地奏故障饅時接運地處屠有感辨性過沾補償阻電流?。↖L一IC），箭這種譽補償?shù)胺绞借尣粫暧猩铣际鋈卑牲c，祥因為武當(dāng)接牢地電率流減惠小時挽，過滑補償鬼電流耽更大秧不會確變?yōu)閿z完全功補償剝。即鞭使將芹來電梳網(wǎng)發(fā)釀?wù)故购离娙萸‰娏髯衷黾友福煽钟谙麎幕【€霉圈留塔有一鼠定裕爭度也夠可繼外續(xù)使毒用一宣段時揉間，容故過去補償魔方式壺在電址網(wǎng)中丟得到睡廣泛難使用要。但饅應(yīng)指循出，蕩由于邀過補丑償方絹式在薯接地驗處有書一定箱的過撕補償唇電流雙，這啞一電盜流值申不能棵超過10幣A，否劫則接夫地處查的電庫弧便略不能相自動肚熄滅乳。二、凡中錯性點宋經(jīng)消鄭弧線督圈接趁地的豬三我相系碼統(tǒng)消弧本線圈馳的補本償容衡量，嚇可按敲下式梨計算式中Q—竄—消弧欠線圈卵補償亂容量架，kV連A；K—杜—系數(shù)昂，過唯補償綿取1.鋤35；IC務(wù)——電網(wǎng)孤或發(fā)慕電機初回路拾的接儲地電尚流，A；UN廟—榜—電網(wǎng)呆或發(fā)呼電機妥回路痰的額聾定線帥電壓落，kV。二、驚中蹦性點垮經(jīng)消憶弧線裕圈接賄地的慎三奏相系足統(tǒng)三、郵中性尤點經(jīng)堵消弧兼線圈鉗接地終系統(tǒng)肚的適維用范功圍中性貼點經(jīng)孔消弧挺線圈券接地弦系統(tǒng)譯與不靜接地涌系統(tǒng)沾同樣班有著援在發(fā)辛生單叫相接佩地故絲式障時輩，可標繼續(xù)臟供電2小時水，提苦高供上電可充靠性高，電菜氣設(shè)估備和束線路夜的對辰地絕業(yè)緣應(yīng)行按能晶承受摧線電柄壓考構(gòu)慮的貪特點臨外，進還由施于中惰性點貫經(jīng)消夏弧線性圈接合地后燭，能造有效讀地減店少單些相接浴地故游障時期接地繭處的趴電流急，迅匪速熄令滅接張地處袖電弧警，防形止間禿歇性說電弧頌接地欄時所億產(chǎn)生訓(xùn)的過刃電壓婦，故酒廣泛芒應(yīng)用熔在不磨適合責(zé)采用暈中性旋點不套接地亡的以霞架空電線路原為主慨體的3糊~6帥0k郊V系統(tǒng)頃。三、嘉中公性點蝦直接蕩接地議的三辟相系高統(tǒng)隨著呀輸電禍電壓民的增仙高和途線路紹的增錘長，撞接地誼電流冠會隨汁之增行大，肯使中份性點類不接悉地或朗經(jīng)消再弧線關(guān)圈接砌地的予運行元方式手不能嚷滿足歪電力屠系統(tǒng)民正常哨、安身全、由經(jīng)濟竄運行搖的要始求。遠針對李這樣梯的情嚼況，牌中性個點可偶以采報用直種接接海地的睡運行腎方式蕩，即允中性須點經(jīng)富過非叉常小累的電悼阻與魯大地井連接葛。圖2-符4所示銅為中榨性點緩直接褲接地燙三相辨系統(tǒng)功的電初路圖頸。三、捧中孤性點垂直接登接地驕的三遙相系膚統(tǒng)圖2-享4中性核點直食接接妙地接剩地三側(cè)相系邪統(tǒng)三、章中井性點絲式直接疲接地疊的三借相系認統(tǒng)一、裕中性奏點直京接接抓地系彎統(tǒng)的紙工作無原理正常難運行點時，煎由于獸三相滅系統(tǒng)各對稱發(fā)，中霞性點獸對地亦電壓兄為零迎。中馳性點將無電鬧流流室過。椅在發(fā)匯生單蹄相接宇地故踢障時竄，由板于接便地相走直接行經(jīng)過晚地對父電源廣構(gòu)成站單相焦短路鴿，故已稱此桑故障符為單梁相短倚路。栽單相撞短路西電流圣很大照，繼餡電保展護裝炒置應(yīng)截立即摩動作聰，使老斷路危器斷脫開，脊迅速勵切除效故障遺部分濕，以百防止單單相炸短路嫁電流輕引起節(jié)的危餐害。當(dāng)中隱性點賄直接南接地烈時，卷接地爽電阻樂近似銳為0，所牧以中址性點舉與地宮之間呀的電幼位永但遠相惡同。蕉即半。單蘿相短惱路時棉，故蝦障相握對地龍電壓秋為零蛋，非像故障蛙相對圖地電棉壓基把本不芝變，沿仍接內(nèi)近于攻相電跨壓。三、談中骨性點偷直接同接地腿的三幅相系跳統(tǒng)二、甩中性悼點直騰接接搞地系咬統(tǒng)的常優(yōu)缺樸點及坐適用差范圍中性歐點直灘接接灑地的妖主要渴優(yōu)點設(shè)是在旬單相航接地廟時中干性點趣的電享位近劣于零館，非稠故障敵相對口地電吵壓接彼近相駛電壓挎，這父樣設(shè)融備和序線路私對地徹絕緣輝可以悉按相何電壓哲設(shè)計島，從帖而降迷低了督造價棋。研幟究表覆明，甩中性沈點直轟接接捐地系驢統(tǒng)的母絕緣須水平撞與中木性點卸不接橡地時雀相比卻，大傘約可使降低20％左賞右造壘價。弦電壓枝等級房誠愈高腔，其畫經(jīng)濟碎效益紫愈顯背著。中性批點直永接接潮地系循統(tǒng)的蘆缺點蜻以下昏幾點堂：三、剪中麗性點偶直接晉接地福的三肚相系析統(tǒng)（1）由輸于中鈔性點探直接冤接地鞏系統(tǒng)晨在單特相短值路時強須斷謀開故謝障線亦路，遵中斷誼用戶密供電騙，將陸影響縫供電獄的可辮靠性日。為巾了彌瞎補這半一缺衫點，蠻目前紀在中彎性點己直接之接地劃系統(tǒng)茶的線糠路上蠟，廣江泛裝則設(shè)有腦自動太重合謹閘裝碎置。劣當(dāng)發(fā)托生單處相短比路時懷，在共繼電棵保護屯作用于下斷臨路器蓬迅速鋼斷開值，經(jīng)徑一段血時間榆后，潔在自校動重帳合閘補裝置俘作用樂下斷蚊路器曾自動債合閘變。如忙果單介相接峽地是喚暫時抗性的言，則大線路旅接通屢后用截戶恢縫復(fù)供賺電；筐如果究單相斤接地多是永餅久性祝的，舌繼電浙保護渣將再造次使嬸斷路擁器斷俯開。今據(jù)統(tǒng)握計，乘采用乖一次公重合瘋閘的役成功寶率在70％以消上。三、籮中告性點岡直接島接地債的三蘭相系藥統(tǒng)（2）單凳相短斜路時蜓短路籌電流蟲很大夏，甚駁至?xí)愠^曠三相創(chuàng)短路編電流膏，有市可能患須選柔用較屢大容閘量的萌開關(guān)榨設(shè)備型。為損了限術(shù)制單堂相短屑路電愛流，若通?？粗粚⒕到y(tǒng)喊中一鬼部分鈔變壓恒器的襲中性滋點接扶地或育經(jīng)阻漫抗接價地。（3）由漂于較縫大的奔單相供短路衫電流旱只在莫一相蔽內(nèi)通革過，濱在三倒相導(dǎo)小線周畢圍將柏形成險較強愈的單侄相磁湯場，它對附其近通區(qū)信線斤路產(chǎn)頭生電鳥磁干怒擾。騾必須臺在線陡路設(shè)全計時蔥考慮匆電力杰線路童在一縣定距江離內(nèi)請，避唐免和況通信叛線路境平行殿，以優(yōu)減少罪可能另產(chǎn)生支的電鞏磁干勞擾。目前狂我國導(dǎo)電壓纏為11謎0k誰V及以澡上的屯系統(tǒng)填，廣戀泛采缺用中炒性點語直接咸接地蔬的運著行方其式。四、大中性炕點經(jīng)遭阻抗淚接地盯的三雨相系言統(tǒng)一、奧中性陜點經(jīng)稻低電胸阻接架地的紐奉三相冶系統(tǒng)圖2-停5中性燃點經(jīng)序低電崇阻接偷地的仆三相需系統(tǒng)四、浙中性熄點經(jīng)聽阻抗侄接地服的三續(xù)相系桐統(tǒng)在以獻電纜供為主女體的35茂kV、l0宣kV城市臥電網(wǎng)謠，由歷于電會纜線脹路對工地電侍容較問大，鬼隨著航線路看長度卻的增大加，職單相蠟接地叔電容每電流凡也隨閥之增砍大。煙采用刮消弧海線圈篩補償陣的方嘗法很弊難有貴效的拖實現(xiàn)仇熄滅脫接地判處的源電弧鵲。同枝時由桌于電際纜線沖路發(fā)舊生瞬壟時故忘障的膨概率惰很小澆，如拐帶單齒相接肥地故頸障運債行時碧間過椒長，羨很容分易使丘故障稱發(fā)展薯，而農(nóng)形成扯相間劈燕短路慕，使甲設(shè)備醬損壞蒸，甚咸至引塑起火麥災(zāi)。攔根據(jù)曲供電昆可靠撥性要倉求、叮故障豪時暫慶態(tài)電問壓、劇暫態(tài)炮電流執(zhí)對設(shè)便備的謙影響央，對華通信墓的影瀉響和估繼電塑保護否技術(shù)程要求圍以及幟本地法的運代行經(jīng)馳驗等華，可余采用肥經(jīng)低矛值電彼阻（餓單相召接地支故障助瞬時河跳閘快）接楚地方常式。數(shù)如圖2-復(fù)5所示你。四、漢中性彼點經(jīng)眉阻抗奪接地挪的三投相系梅統(tǒng)采用頌中性適點經(jīng)喚低電貿(mào)阻接賢地方令式運勸行時濫，為撤限制提接地及相回恭路的弓電流吉，減鳴少對雷周圍脈通信鬧線路緊的干康擾，艇中性割點所嫩接接克地電膜阻的多大小黃以限你制接臣地相鎖電流鉛在60霸0~陽10籠00支A范圍旨內(nèi)為據(jù)宜。同時行，由濱于電韻纜線招路的茂永久飼性故榴障概災(zāi)率較土大，鋪不使歐用線視路自梨動重哪合閘簡。此厲外，傲采用誕經(jīng)低伍電阻痛接地坐的配小電網(wǎng)移，必眠須從嘆電網(wǎng)緣瑞結(jié)構(gòu)他、自爽動化