中性點(diǎn):電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器或電動(dòng)機(jī)繞組星型接線時(shí),其公共點(diǎn)稱為中性點(diǎn)。
整體來(lái)分,中性點(diǎn)接地可分為大接地電流系統(tǒng)(也稱有效接地系統(tǒng))和小接地電流系統(tǒng)(也稱非有效接地系統(tǒng))。前者包括:直接接地、經(jīng)低阻值電阻接地,后者包括:中性點(diǎn)不接地、消弧線圈接地、諧振接地和經(jīng)高阻值電阻接地。
1、中性點(diǎn)不接地(絕緣)的三相系統(tǒng)
各相對(duì)地電容電流的數(shù)值相等而相位相差120°,其向量和等于零,地中沒(méi)有電 容電流通過(guò),中性點(diǎn)對(duì)地電位為零,即中性點(diǎn)與地電位一致。這時(shí)中性點(diǎn)接地與否對(duì)各相對(duì)地電壓沒(méi)有任何影響。可是,當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的各相對(duì)地電容不相等時(shí),即使在正常運(yùn)行狀態(tài)下,中性點(diǎn)的對(duì)地電位便不再是零,通常此情況稱為中性點(diǎn)位移即中性點(diǎn)不再是地電位了。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,多是由于架空線路排列不對(duì)稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中,當(dāng)一相發(fā)生接地時(shí):一是未接地兩相的對(duì)地電壓升高到√3倍,即等于線電壓,所以,這種系統(tǒng)中,相對(duì)地的絕緣水平應(yīng)根據(jù)線電壓來(lái)設(shè)計(jì)。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變,三相系統(tǒng)的平衡沒(méi)有遭到破壞,因此可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,這是這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)。但不許長(zhǎng)期接地運(yùn)行,尤其是發(fā)電機(jī)直接供電的電力系統(tǒng),因?yàn)槲唇拥叵鄬?duì)地電壓升高到線電壓,一相接地運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)造成兩相短路。所以在這種系統(tǒng)中,一般應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視或接地保護(hù)裝置。當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)能發(fā)出信號(hào),使值班人員迅速采取措施,盡快消除故障。一相接地系統(tǒng)允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間,最長(zhǎng)不得超過(guò)2h。三是接地點(diǎn)通過(guò)的電流為電容性的,其大小為原來(lái)相對(duì)地電容電流的3倍,這種電容電流不容易熄滅,可能會(huì)在接地點(diǎn)引起弧光解析,周期性的熄滅和重新發(fā)生電弧?;」饨拥氐某掷m(xù)間歇性電弧較危險(xiǎn),可能會(huì)引起線路的諧振現(xiàn)場(chǎng)而產(chǎn)生過(guò)電壓,損壞電氣設(shè)備或發(fā)展成相間短路。故在這種系統(tǒng)中,若接地電流大于5a時(shí),發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)都應(yīng)裝設(shè)動(dòng)作于跳閘的接地保護(hù)裝置。
2、中性點(diǎn)直接接地
中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)屬于較大電流接地系統(tǒng),一般通過(guò)接地點(diǎn)的電流較大,可能會(huì)燒壞電氣設(shè)備。發(fā)生故障后,繼電保護(hù)會(huì)立即動(dòng)作,使開(kāi)關(guān)跳閘,消除故障。目前我國(guó)110kv以上系統(tǒng)大都采用中性點(diǎn)直接接地。
對(duì)于不通等級(jí)的電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式也不一樣,一般按下述原則選擇:220kv以上電力網(wǎng),采用中性點(diǎn)直接接地方式;110kv接地網(wǎng),大都采用中性點(diǎn)直接接地方式,少部分采用消弧線圈接地方式;20~60kv的電力網(wǎng),從供電可靠性出發(fā),采用經(jīng)消弧線圈接地或不接地的方式。但當(dāng)單相接地電流大于10a時(shí),可采用經(jīng)消弧線圈接地的方式;3~10kv電力網(wǎng),供電可靠性與故障后果是其最主要的考慮因素,多采用中性點(diǎn)不接地方式。但當(dāng)電網(wǎng)電容電流大于30a時(shí),可采用經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)電阻接地的方式;1kv以下,即220/380v三相四線制低壓電力網(wǎng),從安全觀點(diǎn)出發(fā),均采用中性點(diǎn)直接接地的方式,這樣可以防止一相接地時(shí)換線超過(guò)250v的危險(xiǎn)(對(duì)地)電壓。特殊場(chǎng)所,如爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所或礦下,也有采用中性點(diǎn)不接地的。這時(shí)一相或中性點(diǎn)應(yīng)有擊穿熔斷器,以防止高壓竄入低壓所引起的危險(xiǎn)。
3.中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地
采用了中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式??梢韵唤拥叵到y(tǒng)的兩個(gè)缺點(diǎn):一個(gè)是減少接地過(guò)電壓的危險(xiǎn)性;另一個(gè)是由于這種接地電流比直流接地系統(tǒng)小,對(duì)鄰近通信線路干擾小。
有些配電網(wǎng)發(fā)展很快,城市中心區(qū)大量敷設(shè)電纜,單相接地電容電流增長(zhǎng)較快,雖然裝了消弧線圈,由于電容電流較大,且運(yùn)行方式經(jīng)常變化,消弧線圈調(diào)整困難,還由于使用了一部分絕緣水平低的電纜,為了降低過(guò)電壓水平,減少相間故障可能性,因此采用了中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地的方式。
(1)、高阻值接地
中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地,其接地電流一般小于10a。從限制弧光接地過(guò)電壓考慮,在電弧點(diǎn)燃到熄滅的整個(gè)過(guò)程中,系統(tǒng)所積累的多余電荷在熄滅后半個(gè)工頻周波內(nèi)能夠通過(guò)rn泄漏掉,過(guò)電壓幅值就可明顯下降。
中性點(diǎn)的電阻值應(yīng)滿足的條件為:rn≤1/3ωc其中c為系統(tǒng)的每相與地的分布電容。
中性點(diǎn)高值電阻器接地系統(tǒng)是限制接地故障電流水平為10a以下,高電阻接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)可以限制由于間歇性電弧接地故障時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓。
優(yōu)點(diǎn):
a 可防止和阻尼諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓,在2.5倍及以下。
b 接地電流水平為10a以下,減小了地位升高。
c 接地故障可以不立即清除,因此能帶單相接地故障相運(yùn)行。
缺點(diǎn):使用范圍受到限制,適用于某些小型6~10kv配電網(wǎng)和發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)。
(2)、低阻值接地
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)低阻值接地故障電流一般為100a~1000a。阻值再低就不如用電抗器接地有效。因?yàn)榻拥仉娮柽^(guò)小,其接地電流就很大,因此電阻器的功率就很大,非常笨重。低電阻接地的優(yōu)點(diǎn)是快速切除故障,過(guò)電壓水平低,可采用絕緣水平較低的電纜和設(shè)備。但應(yīng)考慮供電可靠性要求, 故障時(shí)瞬態(tài)電壓、瞬態(tài)電流對(duì)電氣設(shè)備的影響, 對(duì)通信的影響和繼電保護(hù)技術(shù)要求。
該接地方式適用于以電纜線路為主,不容易發(fā)生瞬時(shí)性單相接地故障且系統(tǒng)電容電流比較大的城市配電網(wǎng)、發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)及工礦企業(yè)配電系統(tǒng)。
優(yōu)點(diǎn):內(nèi)部過(guò)電壓(含弧光過(guò)電壓、諧振過(guò)電壓等)水平低,提高網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的可靠性。大接地電流(100~1000a),故障定位容易,可以正確迅速切除接地故障線路。
缺點(diǎn):因接地故障入地電流if=100~1000a,地電位升高比中性點(diǎn)不接地、消弧線圈接地、高值電阻器接地系統(tǒng)等的高。n接地故障線路迅速切除,間斷供電。
4. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)
上面所講的中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng),在發(fā)生單相接地故障時(shí)雖還可以繼續(xù)供電,但在單相接地故障電流較大,如35kv系統(tǒng)大于10a,10kv系統(tǒng)大于30a時(shí),就無(wú)法繼續(xù)供電。為了克服這個(gè)缺陷,便出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈接地的方式。目前在35kv電網(wǎng)系統(tǒng)中,就廣泛采用了這種中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式。
消弧線圈是一個(gè)具有鐵芯的可調(diào)電感線圈,裝設(shè)在變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),可形成一個(gè)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(gè)滯后電壓90°的電感電流與超前電壓90°的電容電流相互補(bǔ)償,最后使流經(jīng)接地處的電流變得很小以至等于零,從而消除了接地處的電弧以及由它可能產(chǎn)生的危害。消弧線圈的名稱也是這么得來(lái)的。當(dāng)電容電流等于電感電流的時(shí)候稱為全補(bǔ)償;當(dāng)電容電流大于電感電流的時(shí)候稱為欠補(bǔ)償;當(dāng)電容電流小于電感的電流的時(shí)候稱為過(guò)補(bǔ)償。一般都采用過(guò)補(bǔ)償,這樣消弧線圈有一定的裕度,不至于發(fā)生諧振而產(chǎn)生過(guò)電壓。