电力系统的中性点运行方式

杜兴建

中性点运行方式:三相交流电力系统中,发电机和变压器的中性点接地方式。我国电力系统中性点的三种运行方式:电源中性点不接地,中性点经阻抗(消弧圈或电阻)接地,中性点直接接地。为了更好地满足电力系统正常运行时,采用何种中性点运行方式保证电力系统正常安全、可靠运行,以及短路后及时切断电源保证供电系统的正常运行具有重要意义。

电力系统;中性点;小电流接地;大电流接地;消弧线圈。

1.中性点不接地系统

电力系统中性点不接地和经消弧圈接地的系统,称为小电流接地系统。我国3-60千伏系统,大多采用中性点不接地的运行方式,《电力设备过电压保护设计技术规程》(-79)规定,3-10千伏系统,当单相接地电流大于30安,20千伏及以上电网中,接地电流大于10安时,则采取中性点经消弧线圈接地的运行方式。当系统发生单相接地故障时,以限制接地电流,以便迅速消除故障点,保证系统的正常运行。

中性点不接地系统正常运行时三相对地电压,电流的特点。

我国3~60千伏系统,大多采用中性点不接地的运行方式,由于任意两个导体中间隔以绝缘介质就形成电容,所以电力网的三相导线之间及各相对地之间沿导线全长都分布有电容,这些电容将引起附加电流。正常运行时三相是对称的,因而可以把相与地之间均匀分布的电容用集中于线路中央的电容C来代替同时不考虑相间电容。

由于三相电压是对称的(各项对地电容是相等的),即,因此三相电容系统的向量和为零,此时,地中没有电容电流通过中性点的电位为零。如图(a)(b)所示。

在发生不完全接地(经过一定的阻抗接地)时,接地相对地电压大于零而小于相电压,非接地相对地电压小于线电压,接地电容电流也比完全(金属性)接地时小些。

中性点不接地系统发生单相接地故障时应怎样处理。通过分析与实际测试可知,在中性点不接地的系统中发生一相接地时,网络线电压的大小和相位差仍保持不变,三相用电设备的工作也不会受到破坏,同时,在这种系统中相对地的绝缘水平是根据线电压设计的,虽然未故障相的对地电压会升高到倍,但对设备的绝缘没有多大影响,因而中性点不接地系统发生单相接地时,可以继续运行,但是不允许长期运行,因为长期运行时可能引起未故障相绝缘薄弱的地方损坏而造成相间短路,因此在这种系统中,一般都装设专门的绝缘监视装置以监视有无接地故障发生。中性点不接地系统中发生单相接地时,规定一般允许暂时运行不超过两小时,因此,应在两小时之内将故障点排除。

一般应用点灭法,其处理步骤如下:首先恢复音响,并将接地情况报告调度;检查变电所内设备,确定是否所内设备接地;如接地点不在所内,则应点灭处理其顺序为:点有零序电流互感器显示接地信号的馈电线;点充电线路;点双回线送电能倒闸的线路;点单回线送电线路,应由不重要到重要负荷,由轻负荷到重负荷的顺序点灭,直到将故障点排除为止。

2.中性点直接接地系统

电力系统中性点直接接地系统称为大电流接地系统,我国对110千伏及以上系统,一般采取中性点直接接地的运行方式。对380/220伏低压配电网络,为得到两个不同的电压级别也采用中性点直接接地的三相四线制的运行方式,另外在(-79)一般规定中规定:110~500千伏的电力网,一般采用中性点直接接地的方式。在雷电活动较强的山岳,丘陵地区,构型简单的电力网,如采用直接接地方式不能满足安全供电的要求和对联网影响不大时,可采用中性点经消弧线圈接地的方式。电力系统中性点直接接地系统设备绝缘只需按相电压考虑,这对110千伏及以上的超高压系统很有经济技术价值。低压配电系统中,从安全角度考虑我国广泛采用中性点直接接地系统。

中性点直接接地系统正常运行时三相对地电压电流的特点。

我国对110~500千伏的电力网一般采用中性点直接接地的方式,称为大电流接地系统,正常运行时三相对地电压电流与不接地(或经消弧线圈接地)相同。

中性点直接接地系统发生单相接地故障时,由于单相接地电流较大,直接引起跳闸,而此时非故障相对地电压为相电压。

中性点的运行方式不同其技术特性和工作条件也不同,因而对运行的可靠性设备的绝缘及其对保护措施的影响和要求也不同,这是一个影响经济和技术并由各方面因素决定的综合性问题,是电力系统安全,运行的一个很重要的问题。

[1]《电力设备过电压保护设计技术规程》(-79)

[2]变配电工培训教材