电力系统中性点运行方式

电力系统的中性点运行方式电力系统的中性点运行方式在电力系统中，当变压器或发电机的三相绕组为星形联结时，其中性点可有两种运行方式：中性点接地和中性点部接地。

中性点直接接地系统称为大电流接地系统，中性点不接地和中性点经消弧线圈（或电阻）接地的系统称为小电流接地系统。

中性点的运行方式主要取决于单相接地时电气设备绝缘要求及供电可靠性。

图1－2列出了常用的中性点运行方式。

图中，电容C为输电线路对地分布电容。

图1－2 电力系统中性点运行方式a)中性点直接接地b)中性点不接地c)中性点经消弧线圈接地d)中性点经电阻接地中性点直接接地方式：当发生一相对地绝缘破坏时，即构成单相短路，供电中断，可靠性降低。

但是，该方式下非故障相对地电压不变，电气设备绝缘水平可按相电压考虑。

此外，在380/220V低压供电系统中，线对地电压为相电压，可接入单相负荷。

中性点不接地方式：当发生单相接地故障时，线电压不变，而非故障相对地电压升高到原来相电压的√3倍，供电不中断，可靠性高。

电力系统的构成图示一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用，如图所示。

电力系统的组成示意图电流接地方式；凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属于小电流接地方式。

大电流接地方式主要有：中性点有效接地方式；中性点全接地方式，即非常有效接地方式。

此外，还有中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。

小电流接地方式主要有：中性点谐振（经消弧线圈）接地方式；中性点不接地方式；中性点经高电阻接地方式等。

◆中性点不接地系统：中性点对地绝缘的系统优点：这种系统发生单相接地时，三相用电设备能正常工作，允许暂时继续运行两小时之内，因此可靠性高，缺点：这种系统发生单相接地时，其它两条完好相对地电压升到线电压，是正常时的 倍，因此绝缘要求高，增加绝缘费用。

存在保护选择性问题。

适用范围：中压系统且接地电流小于规定值。

电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式有不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地或直接接地等多种。

我国电力系统目前所采用的中性点接地方式主要有三种：即不接地、经消弧线圈接地和直接接地。

小电阻接地系统在国外应用较为广泛，我国开始部分应用。

1、中性点不接地（绝缘）的三相系统各相对地电容电流的数值相等而相位相差120°，其向量和等于零，地中没有电容电流通过，中性点对地电位为零，即中性点与地电位一致。

这时中性点接地与否对各相对地电压没有任何影响。

可是，当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时，及时在正常运行状态下，中性点的对地电位便不再是零，通常此情况称为中性点位移即中性点不再是地电位了。

这种现象的产生，多是由于架空线路排列不对称而又换位不完全的缘故造成的。

在中性点不接地的三相系统中，当一相发生接地时：一是未接地两相的对地电压升高到√3倍，即等于线电压，所以，这种系统中，相对地的绝缘水平应根据线电压来设计。

二是各相间的电压大小和相位仍然不变，三相系统的平衡没有遭到破坏，因此可继续运行一段时间，这是这种系统的最大优点。

但不许长期接地运行，尤其是发电机直接供电的电力系统，因为未接地相对地电压升高到线电压，一相接地运行时间过长可能会造成两相短路。

所以在这种系统中，一般应装设绝缘监视或接地保护装置。

当发生单相接地时能发出信号，使值班人员迅速采取措施，尽快消除故障。

一相接地系统允许继续运行的时间，最长不得超过2h。

三是接地点通过的电流为电容性的，其大小为原来相对地电容电流的3倍，这种电容电流不容易熄灭，可能会在接地点引起弧光解析，周期性的熄灭和重新发生电弧。

弧光接地的持续间歇性电弧较危险，可能会引起线路的谐振现场而产生过电压，损坏电气设备或发展成相间短路。

故在这种系统中，若接地电流大于5A时，发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。

2、中性点经消弧线圈接地的三相系统上面所讲的中性点不接地三相系统，在发生单相接地故障时虽还可以继续供电，但在单相接地故障电流较大，如35kV系统大于10A，10kV系统大于30A时，就无法继续供电。

电力系统中性点运行方式电力系统中性点的运行方式正确与否，对电力系统的安全运行有很大的意义。

它关系到绝缘水平、通信干扰、继电保护及自动装置的正确动作等方面。

下面从电力系统运行的角度说明中性点的运行方式及所对应的电压等级。

一、电力系统中性点的运行方式发电机和变压器星形连接的结点称之为电力系统的中性点。

中性点的运行方式对电力系统的运行十分重要，是涉及到电力系统许多方面的综合性问题。

我国电力系统中性点运行方式有3种，直接接地（有效接地），不接地（中性点绝缘）和从属于不接地方式的经消弧线圈接地（非有效接地）。

二、中性点不接地系统对 中性点不接地系统，当一相发生故障接地时，不能构成短路回路，系统中点没有短路电流，系统仍可继续运行。

正常情况下三相对称，线间和相对地组成的等值电容 相等，中性点为地电位。

如果中性点与地向连，连线中没有电流，A相、B相、C相对地都是相电压，各相对地电容电流超前各相电压90°，通常树值不大。

若发生C相接地，C相自然成为地电位，C相与地之间形成的回路中的电压方程为U’c= Uc+Uo=0此时中性点对地电压Uo= -Uc其他两相对地电压Ua ，Ub为U’a= Ua+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠-150°U’b= Ub+Uo= Ua-Uc=1.732 Uc∠150可以看出，当C相发生接地时，中性点对地电压升高为相电压，而非故障相对地电压升高为线电压；但三相线电压不变。

因此，只要各相对地绝缘能承受线电压，发生 单相接地时对三相用电设备的运行没有影响。

这是中性点不接地系统的一大优点。

按规程规定，在此情况下电网仍可运行2h。

但此时应发出单相接地的预告信号， 告之值班员并采取相应的措施。

在正常运行条件下，三相对地电容对称，三相电容电流之和为零。

发生单相接地的情况下，如C相接地，流过接地点的接地电流应为A、B两相对地电容电流之和，即Id= -(Ica+Icb)= -（jωCUa+jωCUb ）Id=j3ωCUc可见Id在相位上超前向量Uc90°，为容性电流，是正常时一相电容电流的3倍。

电力系统中性点运行方式电力系统中性点接地方式有两大类:一类是中性点直接接地或经过低阻抗接地，称为大接地电流系统；另一类是中性点不接地，经过消弧线圈或高阻抗接地，称为小接地电流系统。

其中采用最广泛的是中性点接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点直接接地等三种方式。

（一）中性点不接地系统当中性点不接地的系统中发生一相接地时，接在相间电压上的受电器的供电并未遭到破坏，它们可以继续运行，但是这种电网长期在一相接地的状态下运行，也是不能允许的，因为这时非故障相电压升高，绝缘薄弱点很可能被击穿，而引起两相接地短路，将严重地损坏电气设备。

所以，在中性点不接地电网中，必须设专门的监察装置，以便使运行人员及时地发现一相接地故障，从而切除电网中的故障部分。

在中性点不接地系统中，当接地的电容电流较大时，在接地处引起的电弧就很难自行熄灭。

在接地处还可能出现所谓间隙电弧，即周期地熄灭与重燃的电弧。

由于电网是一个具有电感和电容的振荡回路，间歇电弧将引起相对地的过电压，其数值可达（2.5〜3）Ux。

这种过电压会传输到与接地点有直接电连接的整个电网上，更容易引起另一相对地击穿，而形成两相接地短路。

在电压为3-10kV的电力网中，一相接地时的电容电流不允许大于30A，否则，电弧不能自行熄灭。

在20〜60kV 电压级的电力网中，间歇电弧所引起的过电压，数值更大，对于设备绝缘更为危险，而且由于电压较高，电弧更难自行熄灭。

因此，在这些电网中，规定一相接地电流不得大于10A。

（二）中性点经消弧线圈接地系统当一相接地电容电流超过了上述的允许值时,可以用中性点经消弧线圈接地的方法来解决，该系统即称为中性点经消弧线圈接地系统。

消弧线圈主要有带气隙的铁芯和套在铁芯上的绕组组成，它们被放在充满变压器油的油箱内。

绕组的电阻很小，电抗很大。

消弧线圈的电感，可用改变接入绕组的匝数加以调节。

显然，在正常的运行状态下，由于系统中性点的电压三相不对称电压，数值很小，所以通过消弧线圈的电流也很小。

电力系统中性点运行方式我国电力系统中常见的中性点运行方式有中性点非有效接地和中性点有效接地两大类。

中性点非有效接地包括：不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地，又称为小接地电流系统。

而中性点有效接地包括直接接地和经低阻抗接地，又称为大接地电流系统。

一、中性点不接地的三相系统1、中性点不接地系统的正常运行正常运行时，电力系统三相导线之间和各相导线对地之间，沿导线的全长存在着分布电容，这些分布电容在工作电压的作用下，会产生附加的容性电流。

各相导线间的电容及其所引起的电容电流较小，并且对所分析问题的结论没有影响，故可以不予考虑。

2、单相接地故障当中性点不接地的三相系统中，由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时，情况将会发生显著变化。

假设W相在k点发生完全接地的情况，W相对地电压为零，中性点对地电压上升为相电压，而且与接地相的电源电压反相。

（完全接地，又称为金属性接地，即认为接地处的电阻近似等于零）三相系统的三个线电压仍保持对称而且大小不变。

非故障相电压升高为线电压，非故障相的对地电容电流也就相应的增大到√3倍。

W相对地电容被短接，于是对地电容电流为零。

此时三相对地电容电流的向量和不再为零，大地中有容性电流流过，并通过接地点形成回路。

可见，单相接地故障时流过大地的电容电流，等于正常运行时每相对地电容电流的三倍。

接地电流Ic的大小与系统的电压、频率和对地电容的大小有关，而对地电容又与线路的结构（电缆或架空线）、布置方式和长度有关。

实用计算中可按计算为：对架空线路：I c=UL/350对电缆线路：I c=UL/10式中I c——接地电流，A；U——系统的线电压，Kv；L——与电压同为U，并具有电联系的所有线路的总长度，km。

当系统发生不完全接地，即通过一定的过渡电阻接地时，接地相的对地电压大于零而小于相电压，中性点的对地电压大于零而小于相电压，非接地相对地电压大于相电压而小于线电压，线电压仍保持不变，此时的接地电流要比金属性接地时小一些。

§2-4 电力系统的中性点运行方式一、概述作为向电网供电的电源有二种。

一是发电机，二是变压器（二次侧）。

所谓中性点运行方式是针对发电机和变压器二次侧而言的。

通常有以下三种：以上三种中性点接地方式在电力系统正常运行时，没有什么区别，因为电源中性点都为零电位。

只有当电力系统出现不正常的运行或故障状态时，尤其是发生单相接地时，三种中性点接地方式才有明显的区别，因为电源中性点的电位出现位移。

这不仅影响电力系统的正常运行，而且还影响到电力系统二次侧的保护装置及监察测量装置的选择与运行。

因此，有必要进行研究。

二、中性点不接地系统的分析中性点不接地系统的电路图如图2-35所示。

由于任意二个导体隔以绝缘介质时，就形成电容。

因此三相交流电力系统中的相与相，相与地之间都存在一定的电容。

这些电容实际上都是分布电容。

为了讨论方便，通常用集中电容C来代替其分布电容。

相间电容对所讨论的问题无影响而略去不谈，只考虑相对地之间的电容。

当系统正常运行时，中性点对地电位为零，系统是对称的。

电源和电容的三相电压都是对称的，电源和三相对地电容的中性点等电位，没有电流在地中流动。

1、单相接地的电压变化当系统发生一相接地时，例如C相接地（如图2-35所示），电容C相对地电压为零，而电容A、B相的对地电压都由原来的相电压升高到线电压，即升高为原对地电压的3倍！2、单相接地电流计算C相接地，接地电流E I (电容电流，电阻电流忽略不计)应为A、B两相对地电容电流之和。

由图2-35所标的参考方向可得：COCC C BC CA CBC C CA C CB C CA CB CA E I X U X U U X U X U X U X U I I I ...........33)(==-=-=+=+=接地电流 即：C 相接地电流E I .为正常运行时C 相对地电容电流CO I .的3倍：同理可设A 相、B 相接地时的接地电流与C 相接地的类似。