中性点直接接地不接地两种接地方式的电力系统故障分析与研究

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1、中性点直接接地、不接地两种接地方式的电力系统故障分析与研究张晓飞牛日刚(内蒙古国电能源投资有限公司金山热电厂，呼和浩特010010)摘要：配电网接地方式选择是建设安金可靠科学电网的审•要基础，接地方式主要有中性点直接接地、不接地、经消弧线圈接地和经高阻接地等，本文主要探讨分析了中性点直接接地、不按地两种接地方式的电力系统故障，并在理论分析的基础上进行比较，给出了不同电压等级下的配电网如何选择以上两种中性点接地方式的结论。关键词：接地方式：直接接地：不接地：故障分析0引言电力系统中性点接地方式是指电力系统中的发电机和变压器的中性点与地的连

2、接方式。它可以分为大接地电流系统和小接地电流系统，前者即中性点直接接地电流系统，后者又分为屮性点不接地系统和屮性点经消弧线圈或经高阻接地系统。屮性点接地方式的选择涉及技术、经济、安全等多方面，是一个综合性的问题。1中性点直接接地电力系统随着电力网电压等级的升高，对绝缘的投资大大增加，为降低设备造价，可采用中性点直接接地方式。屮性点直接接地系统的电路图及正常运行时的电压和对地电流相暈图如图1所示，其中C表示各相对地电容，分别表示各相电源电压。可见：三个相电压和线电压都对称，大小相等，相位差120°,三相对地电流对称，地中无电流。正常情况下

3、，满足下面的表达式：心小心"(1)(2)AOc+180c+ICOC~°——「图7中性点直接接地系统正禽运行示意图和相星图⑴如果系统出现单相接地，则电源经屮性点和故障点被短接，故障相有很大的短路电流通述由于电源首端和各级线路上都配置有开关电器，在短路电流的作用下，开关电器会选择性切断短路故障点，不会引起事故的扩大。(2)如果系统出现二相或三相短路，由于负载被短接，在电源作用下，线路上也将产生很大的短路电流，系统屮的开关电器也会选择性动作，切断短路故障点，限制事故扩大。2中性点不接地电力系统中性点不接地系统即中性点对地绝缘，其主要优点是运行

4、可靠性高。(1)如图2为中性点不接地电力网的正常运行示意图和相量图。可见，对中性点不接地的三相电力网，当三相对称，而各相的对地电容又相等时，其屮性点电位为零。但是，当架空线路排列不对称而又换位不完全时，中性点电位不再是零。这种情况称为“中性点位移”。经过推导，中性点位移电压的计算公式为：UaCa+UbC严UcCcCa+Cb+Cc图2中性戌不联系址的正艇行示I：图和相■图可见，中性点发生了一定的偏移。一般说來，在换位不完全的情况下，正常运行时中性点所产生的位移电压是较小的，可忽略不计。但是，当中性点经消弧线圈接地并采用完全补偿时，位移电压

5、的影响却不可忽视。(1)现在分析一下屮性点不接地电力网的单相接地故障。图3中性点不接堆系统的接地故障示竄图和相■图当中性点不接地电力网绝缘损坏发生单相接地时，情况就明显发生变化。如图3表示C相在d点发生接地故障时的情况。接地后C相的电压变为零，故有：U.-UcU『Un+Ua=仏+[A=巧W⑸iL二必+〃产・必+〃严航y⑹可见，当中性点不接地电力网发生单相接地故障吋，两个非故障相的对地电压升高了巧倍，而三个线电压保持不变。由于在中性点不接地系统中，各种设备的绝缘是按线电压设计的，所以对电力网及各种电气设备也无太大危害。但是，rt!于c相接

6、地，接地电流不再是零，如果假定线路各相对地电容均相等，即c4=Cb=Cc,则有：+1)可(7)上式表明，在屮性点不接地电网中，单相接地电流等于正常时相对地电容电流的3倍。下面针对一个实际电力网络进行不接地系统单相接地故障分析。如图4为一个中性点不接地电力网的A相接地故障等效图。由图中分析可得出下列结论：①中性点不接地电网中发生单相接地后，中性点电压力V上升为相电压-£4，A.B、C三相及零序电压为：UN(8)UB=EB-EA=^EAe^⑼Uc=Ec-EA=^EAeil5Q'(10)U产产Un(11)即零序电压等于电网正常运行吋的相电压，

7、线电压仍保持对称。②故障线路与菲故障线路出现零序电流：非故障线路的零序电流等于本线路的接地电容电流；故障线路的零序电流等于所有非故障线路的零序电流之和。③非故障线路的零序电流超前零序电压90°:故障线路的零序电流滞后零序电压90°；即故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相位相差180°o④接地故障处的电流大小等于所有线路(包括故障线路和非故障线路)的接地电容电流的和，并超前零序电压90°。(3)如果系统出现二相或三相短路，由于负载被短接，在电源作用下，线路上也将产生很大的短路电流，系统中的开关电器也会选择性动作，切断短路故障点，限制

8、事故扩大，这与中性点直接接地系统相同。中性点不接地系统结构简单，不需附加设备投资，经济适用。这种接地方式优点在于发生单相接地故障吋，接地电流很小，若是瞬吋故障一般能自动熄弧，非故障相电压升高不大,不会破坏系