中性点运行方式
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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。
电力系统的中性点运行方式这里的中性点指发电机的中性点或变压器的中性点,中性点如何处理涉及许多方面,例如对地绝缘、内部过电压、继电保护、发电机并列运行的稳定性等等。
为消除三次和三的整数倍谐波,发电机定子绕组都采用Y联结,对于Y的中性点目前大多采用两种处理方法:一种是不接地;另一种是为了保护定子绕组过电压而采用经避雷器接地。
避雷器内部有气隙,正常运行和不接地一样。
变压器Y接法线圈的中性点,目前我国有三种处理方法:一是不接地,10~60kV系统多属于这类情况;二是经消弧线圈接地,10~60kV系统有这种方式;三是直接接地,110kV 及以上系统和380/220V三相四线低压系统都属于这类情况。
此外有些大城市中的10kV及20kV系统中的中性点也有采用经小电阻接地的。
110kV及以上变压器中性点是否接地运行还与变压器中性点绝缘水平有关。
220kV及以上的大型电力变压器,高压绕组均为分级绝缘,即中性点有两种绝缘水平:一种绝缘水平很低,例如,500kV系统中性点绝缘水平为38kV,这种变压器只能接地运行。
另一种有较高的绝缘水平,例如220kV变压器中性点绝缘水平为110kV的变压器,可直接接地运行;也可在电力系统不失去接地点的情况下,不接地运行。
我国220kV系统中,广泛采用这种中性点有较高绝缘水平的分级绝缘变压器。
中性点不接地系统中,当发生单相接地时,中性点对地电压升高为相电压,二非故障相对地电压升高为线电压,但三相之间的电压不变,对三相用电设备的运行无影响。
这是中性点不接地系统的一大优点。
在中性点不接地系统中,在发生单相接地时,如果接地电流比较大并且发生断续电弧将引起线路的电压谐振。
因此在电力系统中规定,10kV电网接地电流大于30A,35kV电网接地电流大于10A,电源中性点宜采用经消弧线圈接地方式。
经消弧线圈接地系统的特性和中性点不接地类似,只是在发生单相接地时,流过接地点的电容电流与流过消弧线圈的电感电流可相互补偿,当它们的差值小于发生电弧的最小电流时电弧就不会发生,也就不会出现电压谐振的现象了。
中性点运行方式是指中性点以何种方式与地连接。
按照实际施工方法分类,有如下六种方式。
1.中性点不接地方式用在变压器Δ-Δ接线中。
这种方式包括用接地型电压互感器,将接地型电压互感器的一次侧中性点直接的方式。
发生一线完全接地事故时,非故障相电压上升至线电压。
但在送电电压低、线路对地静电电容小的情况下,接地电流小,接地时电弧电离空气可能性小,只要不是绝缘子破损之类的永久性接地事故,一般可自动切除,继续保持送电。
该方式适合要使用低压短距离送电线的对地静电电容小的系统,但已经很少使用了。
2.中性点电阻接地方式在回路中设置Y接线,其中性点用适当电阻接地,在接地故障时限制接地电流,同时防止发生电弧接地现象,并且使接地继电器可靠动作,断开故障回路。
接地电阻若足够大时与不接地系统相似,对通讯回路危害较小。
其缺点在于可能出现电弧接地,继电器的动作不太可靠。
因此在考虑接地电阻值时,要注意:电阻值能够防止因电弧接地现象引起的异常电压;电阻值能够使继电器可靠动作;电阻值能够限制接地电流,对邻近通讯回路不会感应出现危险电压。
采用电阻接地有代替不接地系统的发展趋势。
3.中性点直接接地方式采用低电阻将回路中的中性点直接接地。
当一线接地故障,与其他接地方式比较,另外两个非故障相的电位上升可以抑制在更低的值。
本方式原来广泛应用在美国,在日本因国土狭小,送电线路与通讯线路接近的情况很多,为了防止感应,从不采用该方式。
但是最近随着送电距离增大,送电电压升高,即使历来使用以消弧线圈为主的欧洲各国,对超高压线路也逐渐采用直接接地方式。
日本在187kV以上超高压线路上采用本方式,其理由如下:可降低系统的耐压水平,从而可降低线路及变电所费用。
由于断路器及保护继电器装置的技术进步,事故切除的时间非常快,可能在很短的几个周波内完成。
因此瞬时接地电流很大。
因此即使接地电流大,但感应危害及对系统稳定性的影响都极小。
通讯回路使用的避雷器更加先进。
对超高压长距离送电线路使用电抗接地,对消弧考虑有一定限度。
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。
采用过补偿方式,即使系统的电容电流突然的减少(如某回线路切除)也不会引起谐振,而是离谐振点更远。
在中性点经消弧线圈接地的系统中,一相接地和中性点不接地系统一样,故障相对地电压为零,非故障相对地电压升高至倍,三相线电压仍然保持对称和大小不变,所以也允许暂时运行,但不得超过两小时,消弧线圈的作用对瞬时性接地系统故障尤为重要,因为它使接地处的电流大大减小,电弧可能自动熄灭。
接地电流小,还可减轻对附近弱点线路的影响。
在中性点经消弧线圈接地的系统中,各相对地绝缘和中性点不接地系统一样,也必须按
线电压设计。
(三)中性点直接接地系统
中性点的电位在电网的任何工作状态下均保持为零。
在这种系统中,当发生一相接地时,这一相直接经过接地点和接地的中性点短路,一相接地短路电流的数值最大,因而应立即使继电保护动作,将故障部分切除。
中性点直接接地或经过电抗器接地系统,在发生一相接地故障时,故障的送电线被切断,因而使用户的供电中断。
运行经验表明,在1000V以上的电网中,大多数的一相接地故障,尤其是架空送电线路的一相接地故障,大都具有瞬时的性质,在故障部分切除以后,接地处
的绝缘可能迅速恢复,而送电线可以立即恢复工作。
目前在中性点直接接地的电网内,为了提高供电可靠性,均装设自动重合闸装置,在系统一相接地线路切除后,立即自动重合,再试送一次,如为瞬时故障,送电即可恢复。
中性点直接接地的主要优点是它在发生一相接地故障时,非故障相地对电压不会增高, 因而各相对地绝缘即可按相对地电压考虑。
电网的电压愈高,经济效果愈大;而且在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统中,单相接地电流往往比正常负荷电流小得多,因而要实现有选择性的接地保护就比较困难,但在中性点直接接地系统中,实现就比较容易,由于接地电流较大,继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路,且保护装置简单,工作可靠。
目前我国电力系统中性点的运行方式,大体是:
(1)对于6-10kV系统,由于设备绝缘水平按线电压考虑对于设备造价影响不大,为了提高供电可靠性,一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。
(2)对于110kV及以上的系统,主要考虑降低设备绝缘水平,简化继电保护装置,一般均采用中性点直接接地的方式。
并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施,以提高供电可靠性。
(3)20-60kV的系统,是一种中间情况,一般一相接地时的电容电流不很大,网络不很复杂,设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不很显著,所以一般均采用中性点经消弧线圈接地方式。
(4)1KV以下的电网的中性点采用不接地方式运行。
但电压为380/220V的系统,采用三相五线制,零线是为了取得机电压,地线是为了安全
我国我国电力系统三相中性点运行方式有几种?
中性点的运行方式主要有两大种:1.中性点不接地系统,又称大电流系统 2.中性点直接接地和经消弧线圈接地。
中性点不接地系统主要用在110KV以上的供电系统。
中性点直接接地和经消弧线圈接地主要用在35KV及以下的供电系统。
不接地系统如果发生单相接地的话,系统可以正常运行两小时以内,必须找出故障点进行处理,否则会扩大故障。
直接接地系统发生单相接地是会使保护马上动做切除电源与故障点。
1 、中性点不接地系统的优点: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,其缺点: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√ 3 倍,因此绝缘要求高,增加绝缘费用。
2 、中性点经消弧线圈接地系统的优点:除有中性点不接地系统的优点外,还可以减少接地电流;其缺点:类同中性点不接地系统。
3 、中性点直接接地系统的优点:发生单相接地时,其它两完好相对地电压不升高,因此可降低绝缘费用;其缺点:发生单相接地短路时,短路电流大,要迅速切除故障部分,从而使供电可靠性差。
现今110kV及以上电网和380V系统大都采用中性点直接接地方式。
但若较低电压等级的电网采用中性点接地的运行方式,则其接地事故频繁,甚至引起很多更严重的事故,操作次数多,且会因此增加许多设备,即可能引起供电可靠性降低,又不经济,故在我国3~35kV甚至60kV电网中性点采用非直接接地运行方式。
但当中性点非直接接地电网的电容电流超过《电力设备过电压保护设计技术规程》(以下简称规程)规定值(3~10kV电网为30A;20kV及以上电网为10A)时,电弧不易熄灭,中性点应经消弧线圈接地(称这种电网为补偿电网)。