電力系統的中性點運行方式

杜興建

中性點運行方式:三相交流電力系統中,發電機和變壓器的中性點接地方式。我國電力系統中性點的三種運行方式:電源中性點不接地,中性點經阻抗(消弧圈或電阻)接地,中性點直接接地。為了更好地滿足電力系統正常運行時,采用何種中性點運行方式保證電力系統正常安全、可靠運行,以及短路后及時切斷電源保證供電系統的正常運行具有重要意義。

電力系統;中性點;小電流接地;大電流接地;消弧線圈。

1.中性點不接地系統

電力系統中性點不接地和經消弧圈接地的系統,稱為小電流接地系統。我國3-60千伏系統,大多采用中性點不接地的運行方式,《電力設備過電壓保護設計技術規程》(-79)規定,3-10千伏系統,當單相接地電流大于30安,20千伏及以上電網中,接地電流大于10安時,則采取中性點經消弧線圈接地的運行方式。當系統發生單相接地故障時,以限制接地電流,以便迅速消除故障點,保證系統的正常運行。

中性點不接地系統正常運行時三相對地電壓,電流的特點。

我國3~60千伏系統,大多采用中性點不接地的運行方式,由于任意兩個導體中間隔以絕緣介質就形成電容,所以電力網的三相導線之間及各相對地之間沿導線全長都分布有電容,這些電容將引起附加電流。正常運行時三相是對稱的,因而可以把相與地之間均勻分布的電容用集中于線路中央的電容C來代替同時不考慮相間電容。

由于三相電壓是對稱的(各項對地電容是相等的),即,因此三相電容系統的向量和為零,此時,地中沒有電容電流通過中性點的電位為零。如圖(a)(b)所示。

在發生不完全接地(經過一定的阻抗接地)時,接地相對地電壓大于零而小于相電壓,非接地相對地電壓小于線電壓,接地電容電流也比完全(金屬性)接地時小些。

中性點不接地系統發生單相接地故障時應怎樣處理。通過分析與實際測試可知,在中性點不接地的系統中發生一相接地時,網絡線電壓的大小和相位差仍保持不變,三相用電設備的工作也不會受到破壞,同時,在這種系統中相對地的絕緣水平是根據線電壓設計的,雖然未故障相的對地電壓會升高到倍,但對設備的絕緣沒有多大影響,因而中性點不接地系統發生單相接地時,可以繼續運行,但是不允許長期運行,因為長期運行時可能引起未故障相絕緣薄弱的地方損壞而造成相間短路,因此在這種系統中,一般都裝設專門的絕緣監視裝置以監視有無接地故障發生。中性點不接地系統中發生單相接地時,規定一般允許暫時運行不超過兩小時,因此,應在兩小時之內將故障點排除。

一般應用點滅法,其處理步驟如下:首先恢復音響,并將接地情況報告調度;檢查變電所內設備,確定是否所內設備接地;如接地點不在所內,則應點滅處理其順序為:點有零序電流互感器顯示接地信號的饋電線;點充電線路;點雙回線送電能倒閘的線路;點單回線送電線路,應由不重要到重要負荷,由輕負荷到重負荷的順序點滅,直到將故障點排除為止。

2.中性點直接接地系統

電力系統中性點直接接地系統稱為大電流接地系統,我國對110千伏及以上系統,一般采取中性點直接接地的運行方式。對380/220伏低壓配電網絡,為得到兩個不同的電壓級別也采用中性點直接接地的三相四線制的運行方式,另外在(-79)一般規定中規定:110~500千伏的電力網,一般采用中性點直接接地的方式。在雷電活動較強的山岳,丘陵地區,構型簡單的電力網,如采用直接接地方式不能滿足安全供電的要求和對聯網影響不大時,可采用中性點經消弧線圈接地的方式。電力系統中性點直接接地系統設備絕緣只需按相電壓考慮,這對110千伏及以上的超高壓系統很有經濟技術價值。低壓配電系統中,從安全角度考慮我國廣泛采用中性點直接接地系統。

中性點直接接地系統正常運行時三相對地電壓電流的特點。

我國對110~500千伏的電力網一般采用中性點直接接地的方式,稱為大電流接地系統,正常運行時三相對地電壓電流與不接地(或經消弧線圈接地)相同。

中性點直接接地系統發生單相接地故障時,由于單相接地電流較大,直接引起跳閘,而此時非故障相對地電壓為相電壓。

中性點的運行方式不同其技術特性和工作條件也不同,因而對運行的可靠性設備的絕緣及其對保護措施的影響和要求也不同,這是一個影響經濟和技術并由各方面因素決定的綜合性問題,是電力系統安全,運行的一個很重要的問題。

[1]《電力設備過電壓保護設計技術規程》(-79)

[2]變配電工培訓教材