電力系統中性點執行方式有不接地、經電阻接地、經消弧線圈接地或直接接地等多種。
中國電力系統目前所採用的中性點接地方式主要有三種:即不接地、經消弧線圈接地和直接接地。
小電阻接地系統在國外應用較為廣泛,中國開始部分應用,並在風電及光伏系統逐步推廣。
1、中性點不接地(絕緣)的三相系統
各相對地電容電流的數值相等而相位相差120°,其向量和等於零,地中沒有電容電流透過,中性點對地電位為零,即中性點與地電位一致。這時中性點接地與否對各相對地電壓沒有任何影響。可是,當中性點不接地系統的各相對地電容不相等時,及時在正常執行狀態下,中性點的對地電位便不再是零,通常此情況稱為中性點位移即中性點不再是地電位了。這種現象的產生,多是由於架空線路排列不對稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點不接地的三相系統中,當一相發生接地時:一是未接地兩相的對地電壓升高到√3倍,即等於線電壓,所以,這種系統中,相對地的絕緣水平應根據線電壓來設計。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變,三相系統的平衡沒有遭到破壞,因此可繼續執行一段時間,這是這種系統的最大優點。但不許長期接地執行,尤其是發電機直接供電的電力系統,因為未接地相對地電壓升高到線電壓,一相接地執行時間過長可能會造成兩相短路。所以在這種系統中,一般應裝設絕緣監視或接地保護裝置。
當發生單相接地時能發出訊號,使值班人員迅速採取措施,儘快消除故障。一相接地系統允許繼續執行的時間,最長不得超過2h。三是接地點透過的電流為電容性的,其大小為原來相對地電容電流的3倍,這種電容電流不容易熄滅,可能會在接地點引起弧光解析,週期性的熄滅和重新發生電弧。弧光接地的持續間歇性電弧較危險,可能會引起線路的諧振現場而產生過電壓,損壞電氣裝置或發展成相間短路。故在這種系統中,若接地電流大於5A時,發電機、變壓器和電動機都應裝設動作於跳閘的接地保護裝置。
2、中性點經消弧線圈接地的三相系統
上面所講的中性點不接地三相系統,在發生單相接地故障時雖還可以繼續供電,但在單相接地故障電流較大,如35kV系統大於10A,10kV系統大於30A時,就無法繼續供電。為了克服這個缺陷,便出現了經消弧線圈接地的方式。目前在35kV電網系統中,就廣泛採用了這種中性點經消弧線圈接地的方式。
消弧線圈是一個具有鐵芯的可調電感線圈,裝設在變壓器或發電機的中性點。當發生單相接地故障時,可形成一個與接地電容電流大小接近相等而方向相反的電感電流,這個滯後電壓90°的電感電流與超前電壓90°的電容電流相互補償,最後使流經接地處的電流變得很小以至等於零,從而消除了接地處的電弧以及由它可能產生的危害。
消弧線圈的名稱也是這麼得來的。當電容電流等於電感電流的時候稱為全補償;當電容電流大於電感電流的時候稱為欠補償;當電容電流小於電感的電流的時候稱為過補償。一般都採用過補償,這樣消弧線圈有一定的裕度,不至於發生諧振而產生過電壓。
3、中性點直接接地
中性點直接接地的系統屬於較大電流接地系統,一般透過接地點的電流較大,可能會燒壞電氣裝置。發生故障後,繼電保護會立即動作,使開關跳閘,消除故障。目前中國110kV以上系統大都採用中性點直接接地。
對於不通等級的電力系統中性點接地方式也不一樣,一般按下述原則選擇:220kV以上電力網,採用中性點直接接地方式;110kV接地網,大都採用中性點直接接地方式,少部分採用消弧線圈接地方式;20~60kV的電力網,從供電可靠性出發,採用經消弧線圈接地或不接地的方式。但當單相接地電流大於10A時,可採用經消弧線圈接地的方式;3~10kV電力網,供電可靠性與故障後果是其最主要的考慮因素,多采用中性點不接地方式。但當電網電容電流大於30A時,可採用經消弧線圈接地或經電阻接地的方式;1kV以下,即220/380V三相四線制低壓電力網,從安全觀點出發,均採用中性點直接接地的方式,這樣可以防止一相接地時換線超過250V的危險(對地)電壓。特殊場所,如爆炸危險場所或礦下,也有采用中性點不接地的。這時一相或中性點應有擊穿熔斷器,以防止高壓竄入低壓所引起的危險。
4、中性點接地的優越性
在220/380V三相四線制低壓配電網路中,配電變壓器的中性點大都實行工作接地。這主要是因為這樣做具有下述優越性:
一、正常供電情況下能維持相線的對地電壓不變,從而可向外(對負載)提供220/380V這兩種不同的電壓,以滿足單相220V(如電燈、電熱)及三相380V(如電動機)不同的用電需要。
二、若中性點不接地,則當發生單相接地的情況時,另外兩相的對地電壓便升高為相電壓的幾倍。中性點接地後,另兩相的對地電壓便仍為相電壓。這樣,即能減小人體的接觸電壓,同時還可適當降低對電氣裝置的絕緣要求,有利於製造及降低造價。
三、可以避免高壓電竄到低壓側的危險。實行上述接地後,萬一高低壓線圈間絕緣損壞而引起嚴重漏電甚至短路時,高壓電便可經該接地裝置構成閉合迴路,使上一級保護動作跳閘而切斷電源,從而可以避免低壓側工作人員遭受高壓電的傷害或造成裝置損壞。所以,低壓電網的配電中性點一般都要實行直接接地。
中性點有電源中性點與負載中性點之分。它是在三相電源或負載按Y型聯接時才出現。對電源而言,凡三相線圈的首端或尾端連線在一起的共同連線點,稱電源中性點,簡稱中點;而由電源中性點引出的導線便稱中性線,簡稱中線,常用N表示。三相四線制中性點不接地系統和三相四線制中性點接地系統。一般情況下,當中性點接地時,則稱為零線;若不接地時,則稱為中線。
配電系統的三點共同接地。為防止電網遭受過電壓的危害,通常將變壓器的中性點,變壓器的外殼,以及避雷器的接地引下線共同於一個接地裝置相連線,又稱三點共同接地。這樣可以保障變壓器的安全執行。當遭受雷擊時,避雷器動作,變壓器外殼上只剩下避雷器的殘壓,減少了接地體上的那部分電壓。
電力系統中性點執行方式有不接地、經電阻接地、經消弧線圈接地或直接接地等多種。
中國電力系統目前所採用的中性點接地方式主要有三種:即不接地、經消弧線圈接地和直接接地。
小電阻接地系統在國外應用較為廣泛,中國開始部分應用,並在風電及光伏系統逐步推廣。
1、中性點不接地(絕緣)的三相系統
各相對地電容電流的數值相等而相位相差120°,其向量和等於零,地中沒有電容電流透過,中性點對地電位為零,即中性點與地電位一致。這時中性點接地與否對各相對地電壓沒有任何影響。可是,當中性點不接地系統的各相對地電容不相等時,及時在正常執行狀態下,中性點的對地電位便不再是零,通常此情況稱為中性點位移即中性點不再是地電位了。這種現象的產生,多是由於架空線路排列不對稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點不接地的三相系統中,當一相發生接地時:一是未接地兩相的對地電壓升高到√3倍,即等於線電壓,所以,這種系統中,相對地的絕緣水平應根據線電壓來設計。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變,三相系統的平衡沒有遭到破壞,因此可繼續執行一段時間,這是這種系統的最大優點。但不許長期接地執行,尤其是發電機直接供電的電力系統,因為未接地相對地電壓升高到線電壓,一相接地執行時間過長可能會造成兩相短路。所以在這種系統中,一般應裝設絕緣監視或接地保護裝置。
當發生單相接地時能發出訊號,使值班人員迅速採取措施,儘快消除故障。一相接地系統允許繼續執行的時間,最長不得超過2h。三是接地點透過的電流為電容性的,其大小為原來相對地電容電流的3倍,這種電容電流不容易熄滅,可能會在接地點引起弧光解析,週期性的熄滅和重新發生電弧。弧光接地的持續間歇性電弧較危險,可能會引起線路的諧振現場而產生過電壓,損壞電氣裝置或發展成相間短路。故在這種系統中,若接地電流大於5A時,發電機、變壓器和電動機都應裝設動作於跳閘的接地保護裝置。
2、中性點經消弧線圈接地的三相系統
上面所講的中性點不接地三相系統,在發生單相接地故障時雖還可以繼續供電,但在單相接地故障電流較大,如35kV系統大於10A,10kV系統大於30A時,就無法繼續供電。為了克服這個缺陷,便出現了經消弧線圈接地的方式。目前在35kV電網系統中,就廣泛採用了這種中性點經消弧線圈接地的方式。
消弧線圈是一個具有鐵芯的可調電感線圈,裝設在變壓器或發電機的中性點。當發生單相接地故障時,可形成一個與接地電容電流大小接近相等而方向相反的電感電流,這個滯後電壓90°的電感電流與超前電壓90°的電容電流相互補償,最後使流經接地處的電流變得很小以至等於零,從而消除了接地處的電弧以及由它可能產生的危害。
消弧線圈的名稱也是這麼得來的。當電容電流等於電感電流的時候稱為全補償;當電容電流大於電感電流的時候稱為欠補償;當電容電流小於電感的電流的時候稱為過補償。一般都採用過補償,這樣消弧線圈有一定的裕度,不至於發生諧振而產生過電壓。
3、中性點直接接地
中性點直接接地的系統屬於較大電流接地系統,一般透過接地點的電流較大,可能會燒壞電氣裝置。發生故障後,繼電保護會立即動作,使開關跳閘,消除故障。目前中國110kV以上系統大都採用中性點直接接地。
對於不通等級的電力系統中性點接地方式也不一樣,一般按下述原則選擇:220kV以上電力網,採用中性點直接接地方式;110kV接地網,大都採用中性點直接接地方式,少部分採用消弧線圈接地方式;20~60kV的電力網,從供電可靠性出發,採用經消弧線圈接地或不接地的方式。但當單相接地電流大於10A時,可採用經消弧線圈接地的方式;3~10kV電力網,供電可靠性與故障後果是其最主要的考慮因素,多采用中性點不接地方式。但當電網電容電流大於30A時,可採用經消弧線圈接地或經電阻接地的方式;1kV以下,即220/380V三相四線制低壓電力網,從安全觀點出發,均採用中性點直接接地的方式,這樣可以防止一相接地時換線超過250V的危險(對地)電壓。特殊場所,如爆炸危險場所或礦下,也有采用中性點不接地的。這時一相或中性點應有擊穿熔斷器,以防止高壓竄入低壓所引起的危險。
4、中性點接地的優越性
在220/380V三相四線制低壓配電網路中,配電變壓器的中性點大都實行工作接地。這主要是因為這樣做具有下述優越性:
一、正常供電情況下能維持相線的對地電壓不變,從而可向外(對負載)提供220/380V這兩種不同的電壓,以滿足單相220V(如電燈、電熱)及三相380V(如電動機)不同的用電需要。
二、若中性點不接地,則當發生單相接地的情況時,另外兩相的對地電壓便升高為相電壓的幾倍。中性點接地後,另兩相的對地電壓便仍為相電壓。這樣,即能減小人體的接觸電壓,同時還可適當降低對電氣裝置的絕緣要求,有利於製造及降低造價。
三、可以避免高壓電竄到低壓側的危險。實行上述接地後,萬一高低壓線圈間絕緣損壞而引起嚴重漏電甚至短路時,高壓電便可經該接地裝置構成閉合迴路,使上一級保護動作跳閘而切斷電源,從而可以避免低壓側工作人員遭受高壓電的傷害或造成裝置損壞。所以,低壓電網的配電中性點一般都要實行直接接地。
中性點有電源中性點與負載中性點之分。它是在三相電源或負載按Y型聯接時才出現。對電源而言,凡三相線圈的首端或尾端連線在一起的共同連線點,稱電源中性點,簡稱中點;而由電源中性點引出的導線便稱中性線,簡稱中線,常用N表示。三相四線制中性點不接地系統和三相四線制中性點接地系統。一般情況下,當中性點接地時,則稱為零線;若不接地時,則稱為中線。
配電系統的三點共同接地。為防止電網遭受過電壓的危害,通常將變壓器的中性點,變壓器的外殼,以及避雷器的接地引下線共同於一個接地裝置相連線,又稱三點共同接地。這樣可以保障變壓器的安全執行。當遭受雷擊時,避雷器動作,變壓器外殼上只剩下避雷器的殘壓,減少了接地體上的那部分電壓。