电力系统中性点的运行方式1
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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。
中性点运行方式
我国电力系统常用的中性点接地方式一共有四种:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地、中性点经电阻或电抗接地。
其中中性点经阻抗接地按接地电流大小又分经高阻抗接地和低阻抗接地。
目前在我国,330KV和500KV的超高压电力网,采用中性点直接接地方式,110-220KV电力网也采用中性点直接接地方式,只是在个别雷害事故较为严重的地区和某些大网的110KV采用中性点经消弧线圈接地方式,以提高供电可靠性;20-60KV电力网,一般采用中性点消弧线圈接地方式,当接地电流小于10A时也采用不接地方式,而在电缆供电的城市电网,则一般采用经小电阻接地当时,3-10KV电力网,一般均采用中性点不接地方式,当接地电流大于30A 是,应采用经消弧线圈接地方式,同样,在城网使用电缆线路是,有时才采用经小电阻接地方式。
1000V以下的电力网,可以采用中性点接地或不接地的方式,只有380、220v的三相四线电力网,为保证人员安全,其中性点必须直接接地。
中性点不接地,经消弧线圈接地,直接接地
35kv及其以下一般是配电网,采用中性点不接地、经消弧线圈接地,作用是保证供电可靠性。
35kv以上一般是高压输电网,直接接地,目的是限制短路电流和相电压。
电力系统的中性点运行方式及低压配电系统的接地型式一、电力系统的中性点运行方式电力系统中的电源(含发电机和电力变压器)中性点有下三种运行方式:一种是中性点不接地;一种是中性点经阻抗接地;再一种是中性点直接接地。
前两种一般合称为小电流接地;后一种称为电流接地。
(一)、中性点不接地的电力系统分布电容及相间电容发生单相接地故障时的中性点不接地系统分析见教材原件(二)、中性点经消弧线圈接地的电力系统对消弧线圈“消除弧光接地过电压”的异议(三)、中性点直接接地或经低阻接地的电力系统二、低压配电系统接地型式按保护接地的型式,分为(一)TN系统、中性点直接接地系统,且都引出有中性线(N 线),因此都称为三相四线制系统。
1、TN-C2、TN-S3、TN-C-S(二) TT系统(三) IT系统中性点不接地或经阻抗(约1000欧)接地,且通常不引出中性线,因此它一般为三相三线制系统。
第四节供电质量要求及用电企业供配电电压的选择一、供电质量电压对电器设备运行的影响:电压和频率被认为是衡量电力系统电能质量的两个基本参数。
二、供电频率、频率偏差及其改善措施三、供电电压、电压偏差及其调整措施电力系统的电压1.三相交流电网和电力设备的额定电压我国标准规定的三相交流电网和电力设备的额定电压1.电网(电力线路)的额定电压我国根据国民经济发展的需要及电力工业的水平,经全面的技术经济分析后确定的。
它是确定各类电力设备额定电压的其本依据。
2.用电设备的额定电压由于电压损耗,线路上各点电压略有不同,用电设备,其额定电压只能按线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压Un来制造。
所以,用电设备的额定电压规定与供电电网的额定电压相同。
3.发电机的额定电压发电机是接在线路首端的,所以,规定发电机额定电压高于所供电网额定电压的5%。
三个电压的关系4. 电力变压器一次绕组额定电压如变压器直接与发电机相连,则其一次绕组额定电压应与电机额定电压相同,即高于供电电网额定电压的5%。
电力系统中性点的运行方式
引言
一、基本概念
1、中性点:在星形连接的三相电路中,其三个线圈(或绕组)连在一起的一点称为中性点。
由中性点引出的导线称为中性线。
2、电力系统中性点:电力系统的中性点是指发电机或变压器绕组的星形连接点,其对地电位在电力系统正常运行时为零或接近于零。
电力系统中性点接地是一种工作接地,保证电力设备和整个电力系统在正常及故障状态下具有适当的运行条件。
3、三相交流配电网中性点与大地间电气连接的方式,称为电网中性点接地方式,也可称为电网中性点运行方式。
4、分类:目前我国常见的中性点运行方式(即中性点接地方式)可分为中性点非有效接地和有效接地两大类.
(1)、中性点非有效接地包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经高电阻接地的系统,当发生单相接地时,接地电流被限制到较小数值,故又称为小接地电流系统;
(2)、中性点有效接地包括中性点直接接地和中性点经小阻抗接地的系统,因发生单相接地时接地电流很大,故又称为大接地电流系统。
5、中性点运行方式的影响:
电力系统中性点接地方式是一个重要的综合问题,它不仅涉及电网本身的安全性、可靠性、过电压绝缘水平的选择,而且对通讯干扰、人身安全、继电保护装置的配置、电力系统的运行稳定、故障分析等有重要影响。
一、中性点不接地系统
中性点不接地的系统供电可靠性较高,在这种系统中发生一相接地故障时,不构成短路回路,接地相电流不大,不必切除地相;但这时非接地相的对地电压升高为相电压的3倍,因此,对绝缘水平要求高。
1、正常运行情况
(1)、电力系统正常运行时,一般认为三相系统是对称的,三相电源的相电压分别为Uu 、Uv 、Uw ,中性点的电位.
U N 为
零。
相对地电压分别为:
u u ud U n U U U ∙∙∙∙=+=v v vd U n U U U ∙
∙∙∙=+=w
w wd U n U U U ∙∙∙∙=+=
(2)、三相导体之间的电容较小,忽略不计;
各相对地电容相等,C u = C v = C w =C ,对称电压的作用下,各相对地电容电流
cw cv cu I I ∙
∙∙、、I 大小相等。
相位差为120°,如上图c 所示。
0=++∙∙∙cw cv cu I I I
各相对地电容电流的相量和为零,对地电流为零,所以大地中没有电容电流过。
(3)、各相电流为各相负荷电流与相应的对地电容电流的相量和,如图(b )所示,图中仅画出U 相的情况。
备注:实际上,由于架空线路的导线排列不对称换位不完全等原因,各相对地电容是不完全相等的;此外,负荷也不会绝对平衡,中性点的电位可能不为零,会产生中性点对地电位偏移的现象,但位移电压较小,可以忽略不计。
Cu
Lu I I ∙∙∙+=u I
2、单相接地故障
当某一相导线与地之间的绝缘受到破坏,称为单相接地故障,若接地处的电阻近似于零,称为完全接地或金属接地,否则为不完全接地。
在中性点不接地三相系统中,当由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时,情况将发生明显变化。
如图所示,w 相k 点发生完全接地情况。
这时故障相对地电压
当W 相完全接地时,故障相的对地电压为零,即:
N U .=-W .U
0 = ∙
w
U w wk n
U U U ∙ ∙ ∙ '
+ = '
上式表明,当W 相完全接地时,中性点对地电压不再为零,而上升到相电压,且与接地相的电源电压相反。
于是非故障相U 相和V 相的对地电压:
当W 相完全接地时,由相量图可见,U 相和V 相之间夹角为60°,非故障两相的对地电压数值升高到3倍,即变为线电压;三相系统的线电压大小不变,相位差仍和正常运行一样,不影响电压电力用户的工作。
由于u 、v 两相对地电压较接地前升高了3倍,则相对地电容电流也相应增大了3倍;而w 相已接地,该相对地电容电流为零,这时三相对地电容电流之和不再为零,大地中有电流流过,并通过接地点成为回路,如图所示,则w 相接地处的电容电流(即接地电流)为: ∵正常运行时各相导线对地的电容相等,设为C ,则正常运行时各相对地电容电流的有效值也相等,且
I u c .= I v c .= I w c .=wcU x
单相接地故障时,未接地U 、V 相的对地电容电流有效值为 I ,u c .= I ,v c .=3wcU x
W 相接地时,该相对地电容被短接,W 相对地电容电流为零。
此时三相对地电容电流之和不再为零,大地中有电流流过,并通过接w v v vk U U n U U U ∙
∙∙∙∙-='+='
地点成为回路,则W 相接地处的电流,简称为接地电流,用 表示。
c I .=3V .c I =3wcU xg
可见,单相接地故障时的接地电流,等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。
接地电流Ic 的值与网络的电压、频率和对地电容有关,而对地电容又与线路的结构(电缆或架空线)、布臵方式和长度有有关。
实用计算中按下式计算:
对架空线路:I c =350L
U e (A )
对电缆线路:I c =10L
U e (A )
U 是网络的线电压
I 是接地电流
L 是与电压为U 具有电联系的所有线路的总长度,km
∙∙+-=)
I I ''.cv cu c I
(c I .
二、中性点不接地系统发生单相接地故障时产生的影响:
∙单相接地时,在接地处有接地电流流过,会引起电弧,此电弧的强弱与接地电流的大小成正比。
∙当接地电流不大时,交流电流过零时电弧将自行熄灭,接地故障随之消失,电网即可恢复正常运行;
∙当接地电流超过一定值时,将会产生稳定的电弧,形成持续的电弧接地,高温的电弧可能损坏设备,甚至可能导致相间短路,尤其在电机或电器内部发生单相接地出现电弧时最危险;
∙接地电流小于30A而大于5~10A时,有可能产生一种周期性熄灭与复燃的间歇性电弧,将引起过电压,其幅值可达2.5~3倍的相电压,这个过电压对于正常电气绝缘来说应能承受,但当绝缘存在薄弱点时,可能发生击穿而造成短路,危及整个电网的安全。
三、中性点不接地系统适用范围
(1)、中性点不接地系统的主要优点:
中性点不接地系统中,发生单相接地故障时,由于线电压保持不变,三相系统平衡没有破坏,电力用户可以继续运行,因而供电可靠性高。
(2)对绝缘水平的影响:
在中性点不接地系统中,线路和电气设备的对地绝缘水平都是按
3
线电压设计的,虽然非故障相对地电压升高到倍,对设备的绝缘并不危险,但是,长期带接地故障运行可能引起非故障相绝缘薄弱处损坏,继而发展成为相间故障。
所以中性点不接地系统中,一般都装有绝缘监察装臵或继电保护装臵,,当发生单相接地故障时,发生接地故障信号,是值班人员尽快采取行动,查找故障点并消除故障。
一般规定单相接地故障时继续运行的时间不得超过2h。
(3)、适用范围:
据统计,电力网中单相接地故障约占全部短路故障的70%,特别是35kV 及以下的电力网,由于单相接地电流不大,一般接地电流能自动熄灭,所以这种电力网采用中性点不接地方式最为合适。
但当接地电流较大(大于30A )时,将产生稳定的电弧,形成持续性的弧光接地,电弧大小与接地电流成正比,强烈的电弧将会损坏设备,甚至导致相间短路;
但当接地电流小于30A 时而大于5安时,有可能产生间歇性电弧,出现间歇性过电压,其幅值可达2.5~3倍相电压,足以危及整个网络的绝缘。
故对整个电力网的绝缘水平要求高,对电压等级较高的电力网,其绝缘方面的投资大大增加。
所以中性点不接地系统的适用范围为:
(1)、电压在500V 以下的三相三线制电路中
(2)、3~10KV 系统当接地电流A I C 30≤时
(3)、20~60KV 系统当接地电流A I c 10≤时
(4)、与发电机有直接电气联系的3~20KV 系统,如要求发电机带内部单相接地故障运行,当接地电流 如不能满足上述以上条件,通常采用中性点经消弧线圈接地方式或中性点直接接地方式。
A
I C 5≤。