电力系统中性点接地方式及其运行分析研究毕业设计

该允许值。消弧线圈可装在厂用变压器中性点上，也可装在发电机中性点上。

表1.1 发电机接地故障电流允许值

发电机额定电压 kV 6.3 10.5 发电机额定容量 MW ≤50 50～100 电流允许发电机额定电值 A 4 3 压 kV 13.8～15.75 18～20 发电机额定容量 MW 125～200 ≥300 电流允许值 A 2 1 注：对额定电压为13.8kV～15.75kV的氢冷发电机为2.5A。 发电机内部发生单相接地故障要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式。电阻器一般接在发电机中性点变压器的二次绕组上。 1.3.2 目前我国的10KV配电网中性点接地方式

近年来随着城市电网的高速发展，北京、上海、广东等经济发达的城市10KV配电网中性点改为经低电阻接地的运行方式。与此同时不少地区在以往消弧线圈接地运行的基础上开始推广使用自动跟踪、自动调谐的消弧线圈接地方式，使配电网经常处于最佳补偿状态下运行。自动跟踪补偿的消弧线圈还与微机接地保护、故障选线装置相配合取得较好的运行效果。

总结近十多年我国各地10KV配电网中性点接地方式的运行经验，发现对低电阻接地和经消弧线圈接地两种方式存在较大的争议，运行情况也存在很大的差异。国内最早采用低电阻接地的广州供电局对区庄变电站低电阻接地方式进行研究，现场实测表明：采用中性点经低电阻接地，在大多数情况下可使单相接地过电压明显降低。从限制电力系统内过电压来讲，采用低电阻接地效果还是十分可观的。此后北京、上海、深圳、珠海等许多城市也先后采用了中性点经低电阻接地的运行方式，在许多地区收到良好的效果。如上海供电局万善良等在“上海市区配电网中性点接地方式的技术分析”中指出：上海市区中心35KV及6~10KV电网中电缆线路居多，宜采用中性点经低电阻接地方式，用以降低发生单相接地故障时的过电压。但低电阻接地系统在实际运行中也遇到了相当多的问题，许多10KV电网中性点经低电阻接地系统经常发生跳闸，供电可靠性降低，停电事故增多，此外对人身安全构成严重的威胁[4]。

如珠海局在采用低电阻接地方式后，发现中性点经低电阻接地方式对事故的

抵御能力较差，供电可靠性差，线路跳闸率普遍偏高，最高达到了120次／百公里?年，更为严重的是该运行方式对人身安全构成极大的威胁，自投运以来共发11起人身伤亡事故。珠海局张振旗、黄培专在珠海电力工业局《10KV低电阻接地系统运行浅析》中指出：通过运行实例，可以看出10KV电网中性点经低电阻接地方式对供电可靠性及人身安全有着不可低估的影响，应慎重实施，几年的实践证实低电阻接地方式给电力系 统安全、经济运行带来不少负面影响，是不可取的[10]。

厦门供电局要焕年、曹梅月以及珠海电力局张振旗、黄培专等学者对低电阻接地方式持反对意见。要焕年、曹梅月在《电缆网络的中性点接地方式问题》一文中指出：低电阻接地方式客观上是增大单相接地短路故障电流，理论分析和运行经验表明，对于中压电网尤其是电缆网络，必须着力地限制单相接地故障电流、尽可能地减少其危害性，而不是人为的提升单相接地故障电流[5]。

中性点经低电阻接地和经消弧线圈接地从各地的运行情况来看各有利弊，目前还很难单独取舍。国内也有不少城市两种接地方式都在使用，针对不同的供电区域采用不同的接地方式，如：城市中心区域，电缆线路较为集中，系统电容电流较大，采用低电阻接地方式；而在城市郊区，多以架空线路为主，则采用消弧线圈接地方式。无论采用中性点经小电阻、消弧线圈或其他接地方式，主要目的都是为了提高系统的可靠性。

1.4 本论文的主要内容

在充分阅读国内外相关文献和参考书的基础上对电力系统各个电压等级中性点接地方式的选择问题进行研究。综述各种不同中性点接地方式在国内外的发展历史和目前现状，并简要介绍其原理。对中性点不同接地方式进行对比，包括中性点直接接地，中性点经消弧线圈接地，中性点不接地，中性点经电阻接地四种常见接地方式的特点和问题，并对其各自的原理、适用范围和优缺点等进行理论分析。

通过具体算例（10kV大型公共设施供电系统）来建立数值计算模型，对不同中性点接地方式电网的过电压等级和短路电流大小进行计算，根据相关标准规范，选定恰当的中性点接地方式及接地设备。

第2章 中性点接地方式的选择

2.1 电力系统中性点接地方式的类型

美国电机工程师学会(AIEE)的第32号标准，从开始执行以来一直沿用至今，在国际上得到了广泛的认同。当系统或其指定部分的各点上，不论运行方式和连接的发电机容量如何，只要零序电抗与正序电抗之比不大于3(X0/X1≤3)、零序电阻与正序电抗之比不大于1(R0/X1≤1)时，则它们的中性点为有效接地方式;反之则为非有效接地方式。 2.1.1 中性点有效接地方式

中性点有效接地方式（system with effectively earthed neutral），因接地系数比较低，当系统发生单相接地故障时，非故障相的工频电压升高均低于80%线电压，它适用于高压系统；若接地系数更低，非故障相电压的升高将远低于80%线电压，则称之为非常有效接地方式，它适用于超高压和特高压系统。电力系统中性点有效接地方式的主要特点，是系统正常运行的时候其中部分主变压器的中性点可以不接地运行。而中性点直接接地的数量和位置的选定，除满足AIEE第32号标准的规定外，还必须与继电保护相配合，保证零序过电流保护装置的灵敏度，以便发生接地时能瞬间跳开故障线路。220kV系统的中性点采用有效接地方式，国际上很久以来已无异议，它也适用于电压与之相近的系统。现就我国而论，它适用于220、110kV系统，有时也含330kV系统。中性点非常有效接地又称全接地方式，广泛适用于500kV及以上的超高压和特高压系统。如我国的500kV系统和西北电网的750kV系统，及1000kV特高压试验示范工程等。因接地系数甚低，故非故障相的工频电压升高和系统中的内部过电压均受到限制，这样便可降低绝缘水平，节省巨额基建投资。根据计算分析，系统的单相短路电流可超过三相短路电流的1.5倍。为方便断路器的选择和提高系统稳定等，可令部分主变压器的中性点经小电阻或小电抗接地，接地方式的属性不变。超高压、特高压系统的另一特点，是输电线路一般较长，有的甚至超过1000km。为了限制线路空载时的末端工频电压升高，需要在线路上装设补偿度为60%~90%的并联补偿电抗器，并在其中性点接入一个适当的小电抗器。当线路发生单相接地故障时，自动跳开

该相两端的断路器，使潜供电流电弧瞬间熄灭，配合单相自动重合闸装置，可显著提高系统的运行可靠性。 2.1.2 中性点非有效接地方式

中性点非有效接地方式（system with non-effectively earthed neutral），因接地系数普遍较高，非故障相电压的升高均大于80%线电压，有的可达100%、乃至105%线电压。此类中性点接地方式适用于中压电力系统。同时，以单相接地电弧能否自动熄灭为必要和充分条件，又可分成大电流接地方式和小电流接地方式。大电流接地方式主要包括中性点直接接地、经低（中）电阻或经低电抗接地；小电流接地方式主要包括中性点不接地、经消弧线圈或经高电阻接地。前者以中性点经低电阻为代表，后者则以中性点经消弧线圈为代表，两者互有优缺点，因此在不同的国家和地区都有了相当大的发展[6]。

我国的6~35kV配电网电力系统大多属于小电流接地系统，而这种接地系统的中性点接地方式就有：中性点不接地、中性点接消弧线圈接地等。接地故障是由导体与地连接或对地绝缘电阻变得小于规定值而引起的故障。根据电力运行部门的故障统计，由于外界因素的影响，配电网单相接地故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以上。系统一旦发生单相接地故障，在故障点长时间(中性点不接地系统或谐振接地带单相接地故障最长可运行两小时)流过很大的电容电流或残流。如果在人口稠密的市区，较大的跨步电压和接触电压，对人身安全构成极大的威胁。但是，当系统发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地故障电流比负荷电流小的多，特别是中性点经消弧线圈接地系统接地电流很小，三相线电压仍然保持对称关系，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可以继续运行1～2h。但是，由于接地点的出现，此时系统中非对地相的对地电压升至原电压的 倍，对电网的绝缘形成威胁，很容易在电网的薄弱地点诱发另一点接地，进而形成相间短路。随着系统容量的增加，线路总长度的增加，电容电流越来越大，弧光接地引起的过电压倍数甚高。近几年，在电厂厂用电、二次变电站和大型厂矿企业的高压供配电系统中发生了电缆爆炸，烧毁PT,甚至烧毁母线，造成电厂机组停运、工艺流程中断等恶性事故，对安全生产造成极大的影响。

研究电力系统中性点接地方式其中一个主要目的，就是在于正确处理电力系