第二节 中性点经消弧线圈接地的三相系统
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浅析中性点经消弧线圈接地方式摘要:电力系统的中性点指的是发电机或者是变压器的中性点,从电力系统运行的安全性、经济性、可靠性以及人身安全等层面来考虑,通常采取的是经消弧线圈接地的具体运行方式。
所以,对于该种运行开展理论层面上的研究与分析就显得非常关键。
关键词:中性点;经消弧线圈;接地方式1.引言我国的配电网中性点重点采取三种接地方法:中性点不接地(对地绝缘)、中性点经电阻接地以及中性点经消弧线圈接地。
配电网在以往大多数采用的是中性点不接地的运行方式,以往的供电网络结构比较简单,系统的容量也不大,输电线通过架空线为主,因为受到大风、树叶以及雷击等因素的影响,单相接地故障是配电网当中产生概率最高的一种故障,并且通常是可以恢复的故障。
因为中性点不接地,即便是发生了单相金属性永久接地或者是稳定电弧接地,依然可以不间断进行供电,这是该种配电网的优势所在,这样能够很好的确保供电的可靠性。
但是伴随着我国供电系统的改造,电缆线路在不断的增多,配电网的接地电容在到达一定的数值之后,配电网的供电可靠性将会受到一定的威胁。
首先,在配电网产生单相接地的时候,接地电容的电流比较大,电弧难以熄灭,或许会发展成为相间短路;其次,在产生间歇性弧光接地的时候,容易产生弧光接地过电压,进而对整体配电网产生威胁。
为了改善这些问题,配电网中性点经消弧线圈接地是一项非常科学的对策,通过消弧线圈带来的感性电流来补偿故障点的电容、电流,使得配电网在产生单相接地故障的时候电弧可以在瞬间熄灭。
2.中性点经消弧线圈接地特征配电网中性点经消弧线圈接地是通过消弧线圈所带来的感性电流来对故障点的电容与电流进行补偿的,一定要采取过补偿的运行方式,即消弧线圈的感抗应该低于电网对地的容抗,这样可以利用调整消弧线圈分接头的方式实现。
因为人为的加设一个比电网接地电容电流稍微大一些、相位差是180°的电感电流,电容电流就可以被电感电流所补偿,通过接地故障点的电流,仅仅是补偿之后数值很小的残存电流,具备下述的特征:(1)配电网的运行可靠性较高。
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。
电力系统的中性点运行方式在三相电力系统中,发电机和变压器的中性点有三种运行方式:即中性点不接地系统;中性点经阻抗接地系统;中性点直接接地系统。
前两种合称小接地电流系统,后一种称大接地电流系统。
1. 中性点不接地的三相系统中性点不接地的电力系统2. 中性点经消弧线圈接地系统中性点经消弧线圈接地的电力系统3. 中性点直接接地系统中性点直接接地的电力系统。
当发生单相接地时,故障相由接地点通过大地形成单相短路,单相短路电流很大,故又称其为大接地电流系统。
在低压配电系统中,我国广泛采用中性点直接接地的运行方式,从系统中引出中性线(N)、保护线(PE)或保护中性线(PEN)。
低压配电系统按保护接地形式分为TN系统、TT系统和IT系统。
其中TN系统又分为:TN—C系统、TN—S系统和TN—C—S系统。
《供配电系统设计规范》(GB 50052—2009)中规定:TN系统—在此系统内,电源有一点与地直接连接,负荷侧电气装置的外露可导电部分则通过PE线与该点连接。
TN—S系统—在TN系统中,整个系统的中性线与保护线是分开的。
TN—C—S系统—在TN 系统中,系统中有一部分中性线与保护线是合一的。
TN—C系统—在TN系统中,整个系统的中性线与保护线是合一的。
在TN—C、TN—S和TN—C—S系统中,为确保PE线或PEN线安全可靠,除电源中性点直接接地外,对PE线和PEN线还必须设置重复接地。
低压配电TN系统如图9-6所示。
三、电力系统的中性点运行方式1.中性点不接地的三相系统2.中性点经消弧线圈接地系统3.中性点直接接地系统4.低压配电系统的接地形式a.TN—C系统b.TN—S系统c. TN—C—S系统。
1、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。
《电气设备》一次部分第2章电力系统中性点运行方式一.填空题:(每空2分)1.小接地短路电流系统发生一相经过渡电阻接地时,线电压,故障相对地电压,非故障相对地电压,接地电容电流比完全接地时。
答案:不变;大于零而小于相电压;大于相电压而小于线电压;小2.某35kV电力网在工况下测得每相对地电容电流为4A,当发生B相完全接地时,C相对地电容电流为 A,C相对地电压为 kV,接地点通过 A 电容电流,该电网中性点应采用运行方式。
答案:4;35;12;经消弧线圈接地3.某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为 80km,当发生A相单相接地时,B相电压为 kV,CA线电压为 kV,接地电容电流为 A,最多能继续运行小时。
答案:35;35;8;24.某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为90km,当发生C 相单相接地故障时,A相对地电压为 kV ,非故障相对地电容电流为 A,电力网中性点应采用接地方式。
答案:35;9;不5.某35kV电力网具有电联系架空线路总长度为150km,当发生B相单相接地时,C 相对地电压为 kV,B相接地电容电流为 A,C相对地电容电流为A,该电力网应采用中性点运行方式。
答案:35;15;5;经消弧线圈接地6.电压等级电力网,一般采用中性点直接接地系统;35kV电力网当具有电联系架空线路总长达 km以上应采中性点经消弧线圈接地系统。
答案:380/220V和110kV及以上;1007.从电网及电气设备观点看,110kV及以上电力网采用中性点直接接地系统较好。
答案:过电压;绝缘水平8.低压电网常采用380/220V三相四线制供电,是因为考虑共用一个系统。
答案:照明和动力9. kV及以上电压等级电网,一般采用中性点直接接地方式。
答案:11010.消弧线圈补偿方式有三种,应选择方式为佳。
答案:欠补偿、过补偿和完全补偿;过补偿11.中性点不接地系统中发生单相接地时,接地相电压,非接地相电压,中性点出现。