发电厂中压系统中性点接地方式浅析论文[推荐阅读]

第一篇：发电厂中压系统中性点接地方式浅析论文

摘要：针对发电厂中压系统中性点不接地系统的不断扩大及电缆馈线回路的增加，单相接地电容电流也在不断的增加，分析和探讨中压系统中性点接地方式、合理选择系统中性点接地方式，已是关系到系统运行可靠性关键的技术问题。

关键词：中压系统;中性点系统;可靠性;探讨

一、概述

中压系统以35KV、10 KV、6 KV三个电压等级较为普遍，并且均为中性点非接地系统。在电气设备设计规范中规定35KV系统如果单相接地电容电流大于10A，3-10 KV系统如果接电电容电流大于30 A，都需要采用中性点经消弧线圈接地方式，当电缆线路较长、系统电容电流较大时，也可以采用电阻方式。目前，随着机组容量的增大，发电厂馈线电缆线路也日益增加，使得系统单相接地电容电流不断增加，使得系统内单相接地故障很可能扩展为事故。因此，对系统的中性点接地方式进行分析和探讨，合理选择系统中性点接地方式，已是关系到系统运行可靠性的关键技术问题。

二、中性点不同的接地方式与系统的可靠性

在发电厂中压系统中，大部分为小电流接地系统，即中性点不接地或经消弧线圈或电阻接地系统。以前的电厂大都采用经消弧线圈接地方式，近几年有部分电厂设计采用了中性点经小电阻接地方式。对于中性点不接地系统，因其是一种过渡形式，随着电网的发展最终将发展到上述两种形式。下面对中性点经消弧线圈接地、经小电阻接地这两种接地方式进行分析。

1、中性点经消弧线圈接地方式

采用中性点经消弧线圈接地方式，在系统发生单相接地时，流过接地点的电流较小，其特点是线路发生单相接地时，可不立即跳闸，当接地电流小于10A时，电弧能自灭，因为消弧线圈的电感的电流可抵消接地点流过的电容电流，若调节得及时，电弧能自灭。对于中压系统各日益增加的电缆馈电回路，虽接地故障的概率有上升的趋势，但因接地电流得到补偿，单相接地故障并不发展为相间故障。因此中性点经消弧线圈接地方式的运行可靠性，大大高于中性点经小电阻接地方式，但这种接地方式也存在着以下问题。

(1)当系统发生接地时，由于接地点残流很小，且根据规程要求消弧线圈必须处于过补偿状态，接地线路和非接地线路流过的零序电流方向相同，故零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路。

(2)因目前运行在中压系统的消弧线圈大多为手动调节，必须在退出运行才能调整，也没有在线实时检测单相接地电容电流的设备，故在运行中不能根据电容电流的变化及时进行调节，所以不能很好的起到补偿作用，仍出现弧光不能自灭及过电压问题。

2、中性点经小电阻接地方式

采用该方‘式是为了泄放线路上的过剩电荷，来限制过电压。中性点经小电阻接地方式中，一般选择电阻的值较小。在系统单相接地时，控制流过接地点的电流在500A左右，也有的控制在100A左右，通过流过接地点的电流来启动零序保护动作，切除故障线路。其优缺点是：

(1)系统单相接地时，全相电压不升高或升幅较小，对设备绝缘等级要求较低，其耐压水平可以按相电压来先选择。

(2)接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可以比较容易的切除接地线路。

(3)由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障发生。

(4)当发生单相接地故障时，无论是永久性的还是非永久性的，均作用于跳闸，使回路的跳闸次数大大增加，使运行可靠性下降。

三、单相接地电容电流

因中性点不接地方式在中压系统中，仅是一种短期的过渡方式，最终是要过渡到经消弧线圈或小电阻接地方式，而在改造前要对系统中的电容电流进行计算和测量，以给改造提供技术数据。中压系统单相接地电容电流有以下几部分构成：

(1)系统中所有电气连接的全部线路的电容电流;

(2)系统中相与地之间跨接的电容器产生的电容电流;

(3)因用电设备造成的系统电容电流的增值。

系统中的电容电流可按下式计算：

∑IC=(∑icl+Eic2)(l+ko/o)

其中：∑ic是系统上单相接地电容电流之和Eicl是电缆线路和电缆单相接地电容电流之和Xi。2是系统中相与地问跨接的电容电器产生的电蓉电流之和k%是用电设备造成的系统电容电流的增值10 KV取16qo、35KV取13%

在对系统单相电容电流计算的基础上，为了准确选择和合理配置消弧线圈的容量，对系统运行中单相电容电流进行实测是十分必要的。微机在线实时检测装置为实测系统单相电容电流提供了快速准确的手段。其原理是，检测系统的不平衡电压En，并以一定的采样周期检测线电压UAB，中性点位移电压Ul及中性点位移电流Io，根据公式Ecr-Un+I。×XC计算出单相接地电容电流。式巾XC为系统对地容抗。

因为XC=(En_ Un)÷ln

所以IC=U相÷XC=U相×10÷(EO-UO)(.上式中IC为单相接地电容电流)单相电容电流的检测也可以采用偏置电容法和中性点外加电容法，在测试中，可以选用几种不同容量的Cf(所加的偏置电容)测出几组数据，利用移动平均值获得单相接地电容电流，以减少测试中的误差。

四、微机控制消弧装置

人工调谐的消弧线圈，因不能随着系统的运行实时调整补偿量，这样就不能保证系统始终处于过补偿状态，甚至导致系统谐振，并难以将故障发生时对地电流限制到最小。

目前，电厂采用的微机自动跟踪消弧装置并配套接地自动选线环节，有效地解决了中性点经消弧线圈接地方式的系统长期难以解决的技术问题。该装置的Z型结构接地变压器，具有零序阻抗小，损耗低，并可带二次负荷，其可调电抗器为无级连续可调铁芯全气隙结构，具有调节特性好，线性度高，噪声低等特点，装置采用消弧线圈串电阻接地方式，以抑制消弧线圈导致谐振的问题，其微机控制单元是实现自动跟踪检测、调节、选线的核心，系统的响应时间短。微机控制消弧装置有过补、欠补、最小残流三种方式。

第二篇：配电网中性点接地方式的选择

配电网中性点接地方式的选择

随着城市电网的不断发展，电缆在我国许多城市电网中的使用率越采越高，许多公用变电站的出线已大部分或全部改成电缆线路，电缆线路的大量应用在提高配电网供电可靠性的同时也带来了新问题，即电力系统电容电流的不断增长，如实测的某城市配电网电容电流高达200A以上，如此大的电容电流将严重危及配电设备的安全运行。本文比较了中性点经小电阻接地和经消弧线圈接地的优缺点，分析了电网结构、变压器连接组别对中性点接地方式的影响，针对接地电阻阻值的选择、安装位置以及消弧线圈补偿形式的优化提出了新观点。

中性点接地方式的现状

长期以来解决电缆导致电力系统电容电流过大的问题主要有两种方法，即中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地。

20世纪80年代以前，我国在35kV配电网中大多采用经消弧线圈接地方式，最近十几年以来陆续有城市采用小电阻接地方式，如上海、天津；这两种接地方式在10kV配电网中均有应用。

实际上，究竟采用哪一种方式在我国的理论界和工程界中也存在着分歧。文规定：“3—10kV架空线、35kV、66kV系统，单相接地故障电容电流超过10A，或3—10kV电缆线路系统单相接地故障电容电流超过30A时，应采用消弧线圈接地方式”；同样文中还有这样的规定：“6—35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用低电阻接地方式，但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压、瞬态电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术的要求以及本地的运行经验等”、“16kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较小时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式”。文规定：“35kV、10kV城网中以电缆为主的电网，必要时可采用中性点经小电阻或中电阻接地，确定中性点接地方式时，必须全面研究供电可靠性、健全相工频电压升高、对通讯线路的干扰影响、继电保护的灵敏度和选择性等方面”。从这两个标准的规定来看，两种接地方面均可采用，具体采用哪一种应根据各地实际情况选择，标准针对10kV架空线系统和电缆系统给也了两个限值10A和30A,但对于实际电网中最为常见的混合系统没有做出明确规定。

小电阻接地方式与消弧线圈接地方式的比较

传统理论认为中性点经小电阻接地方式有以下优点：单相接地时，健全相电压升高接续时间短对设备绝缘等级要求较低，一次设备的耐压水平可按相电压来选择；单相接地时，由于流过故障线路的电流较大，零序过流保护有较好的灵敏度，可比较容易地切除接地线路。但同时也存在以下缺点：由于接地点的电流较大，零序保护如动作不及时，将使接地点及附近的绝缘受到更大的危害，导致相间故障的发生；永久及非永久性的单相接地线路的跳闸次数均明显增加。例如，根据深圳供电局梅林变电站的统计数据，该站改造为中性点经小电阻接地之前的两年中10kV线路共跳闸53次，改造后的三年中10kV线路共跳闸136次。

中性点经消弧线圈接地方式有以下优点：单相接地时，由于消弧线圈的电感电流可抵消接地点流过的电容电流，使流过接地点的电流较小，可带单地故障运行2h。对于配电网中日益增加的电缆馈电回路，虽然接地故障的发生概率有上升的趋势，但因接地电容电流得到补偿，所以单相接地故障并不会发展为相间故障!但采用该种接地方式时，系统有可能因运行方式改变造成欠补偿从而引发谐振过电压。目前运行在配电网中的消弧线圈的结构多为手动调匝，必须退出运行才能调整，且在线实时检测电网单相接地电容电流的设备很少，因此消弧线圈在运行中不能根据电容电流的变化及时地进行调节，不能很好地起到补偿作用。青岛电网内一电容电流水平较高的35kV系统依靠6台消弧线圈补偿，自2000年初至2003年7月共发生单相接地故障24次，其中发展成永久性跳闸事故的有15次。

中性点经小电阻接地时，原则上一个配电网中只能有一个接地点，否则会导致零序电流过大，进而损坏设备或使保护失去选择性：中性点经消弧线圈接地时，接地点的数目标不受奖限制，可在该系统电源侧只设置一台消弧线圈接地来进行集中补偿，也可在负荷侧公用变电站的高压侧设置多台消弧线圈来进行分散补偿，或者均采用。电容电流的估算

选择某系统的中性点接地方式时，应先了解该系统的电容电流大小，计算电容电流大小的方法有直接试验法、间接试验法、精确计算法、图表估算法、经验估算法等。最简单方便的是经验估算法，即根据经验公式和本系统内架空线路和电缆线路的长度粗略估算电容电流 IC=(I+k)∑icn(1)式中IC为系统电容电流之和；k为由配电设备造成的电网电容电流的增加百分比，对于10kV系统取16％、对于35kV系统取13％；∑icn 为架空线路和电缆单相接地的电容电流之和，任一线路的单相接地电容电流icn为 icn=KUeL(2)式中Ue为线路额定电压，kV；L为线路长度，km；K为经验系数，如计算线路为架空线路，有、无避雷线时K分别取为0．0033、0．0027(木杆塔、金属或水泥杆塔时再增大10％—12％)，计算线路为电缆线路时，K的计算公式为：K=(95+1．44S)/（2200+0．23S)，S为电缆芯线截面积，mm2。

根据式(1)、(2)可容易地计算出电容电流，对于10kV配电网，如电缆线路超过16km，电容电流将超过29．7A。考虑到一般10kV系统一段母线上的出线不多于6回，可得到如下结论：在负荷密度较大、供电半径较小的城市10kV配电网中，可采用10kV母线分列运行的方式将电容电流限制在30A以下，从而可采用投资较小的中性点不接地运行方式。而对于35kV配电网而言，一旦电缆线路超过2km，电容电流就会超过30A。

需说明的是，电缆线路的电容电流可由试验得到的三相电容值计算得到，而电缆的三相电容值测试是交接试验中的常规项目。因此计算K的经验公式仅供参考。变压器连接组别对中性点接地方式的影响变压器连接组别对中性点接地方式的影响很大。主变压器绕组的连接组别主要有△、Y0两种。对于10kV配电网，由于受客观条件的限制只能采取集中设置中性点接地装置的模式。对于35kV配电网，根据电源侧变压器二次线圈和负荷侧变压器一次线圈的不同连接组别，可列出如下常见的几种组合形式：

(1)△-Yn(不是表示某台变压器的连接组别，而是表示某线路两端变压器连接组别的配合，下同)：采用经小电阻接地或消弧线圈集中补偿的接地方式时都必须采用专用的接地变制造一个中性点，也可借助于二次变电站的一次线圈侧引出的中性点而采用消弧线圈分散补偿接地方式。

(2)△-△：经消弧线圈接地或经小电阻接地都必须借助接地变，因此只能选择集中接地模式。(3)Y0-△：这是一种非常适合采用集中设置接地的情况，可经消弧线圈接地也可经小电阻接地，但并不适用于分散补偿的接地模式。

(4)Y0-Y0：这是一种最为灵活的组合形式，理论上经小电阻接地、消弧线圈集中补偿及消弧经线圈分散补偿均可采用。但实际配电网中由于受变压器连接组别的限制，很少出现这种组合形式。有些地区为了应用这种组合形式，对35KV主变压器采取了特殊的Y0／Y0/△连接组别，其中的△绕组是平衡绕组，仅用于提供三次谐波电流通道。

采用中性点经小电阻接地方式时应注意的问题

(1)一次设备绝缘水平的选择。中性点经小电阻接地后，由于发生单相接地时非故障相的工频电压升高值较小，且故障切除时间较短，因此广州、北京的部分电网选用了相电压水平的产品，如电缆、避雷器等，运行情况良好。而上海供电公司仍按照中性点不接地方式选择设备，认为即使采用小电阻接地，暂态过是压也可能达到相电压峰值的2．5倍。

(2)零序电流水平和接地电阻的选择。IEEEl43标准规定，15K及以下的低电阻接地方式电网中工业设施的接地故障电流应限制在400A以下：上海的35KV配电网将零序电流限制在2KA或1KA以下，天津的35KV配电网将零序电流限制在1．3KA以下。一般来说，中性点电阻可按如下公式选择：R=UP／(2—3)IC(3)式中R为中性点电阻，Ω；UP为系统相电压，V；IC为系统单相接地时的电容电流，A。实际上由式(3)计算出来的中性点电阻值是一个满足继电保护装置动作要求的最大值，实际应用时可选择为比计算值稍大的数值。上海电网的实际经验表明，选择较高的接地电流水平有利于使整定值躲过区外单相接地故障时由电流互感器和零序滤过器误差所引起的不平衡电流且有助于零序电流保护各级之间的配合，及满足高电阻接地时动作灵敏系数的要求。中性点电阻值如选择得过低，将造成两个不利的后果：对通信线路干扰大，增加了人身触电的危险性。根据日本的经验，架空线路系统中性点电阻中的电流为100-200A时及以电缆为主的配电网中性点电阻的电流为400~800A时，单相故障接地电流对通信线路的干扰不大。由上海市区供电公司的经验得知，35KV系统中性点电流在2KA以下未收到干扰通信线路的报告，由广州电网的试验结果得知，电力电缆与通信电缆在马路两侧敷设电缆时零序电流为1kA、平行距离为1km时，其电磁感应电压约为30V，远小于430V的限值，但未给出同沟敷设时的试验数据。因此只要在敷设电缆时选择合适的路径，即可将大接地电流对通信线路的影响降到可以接受的程度。但据文推算，将接地故障电流限制在800~2000A以下时，假设沿自然分布的钢筋混凝土电杆进行接地，则人站在距电杆1m处、手触及电杆裸露钢筋时会有6KV以上的接触电压。因此作者认为，接地电流选择在几百安培较为稳妥。

(3)接地电阻安装位置的选择。接地电阻必须安装在电源侧变电站，一般可直接安装在变压器中性点处。但如果此处变压器的连接组别为△接线，如前文所述，接地电阻需借助于接地变“制造出”的中性点才能够安装，接地变的安装地点有两选择：母线上或主变压器出口。作者认为接地变应安装在主变压器的出口处，主要原因是既不占用出线间隔的位置，又可提高供电可靠性。

(4)选择中性点经小电阻接地方式时，一个系统中只能有一个接地点，不允许两个或更多的中性点电阻并列运行，且不允许失地运行。因此理想方式是中性点电阻与主变压器同步投切。例如，一变电站35kV侧主接线形式为单母线分段，每段母线上有一台主变。两段母线并列运行时，应只投入一个接地电阻；分列运行时，每段母线均投入一个接地电阻；一台主变停电，另一台主变带全站负荷运行时，也应只投处一个接地电阻，且最好投入运行主变侧的接地电阻，以免出现主变保护动作眺开分段开关后运行母线失去中性点的情况。采用中性点经消弧线圈接地方式时应注意的问题

(1)集中补偿与分散补偿的比较。实际应用中两者的不同主要表现在补偿容量上。国内厂商能够提供的消弧线圈最大容量是2．4MVA，能够补偿大约110A的电容电流，因此，消弧线圈集中补偿方式最大只能补偿100安左右的电容电流，而分散补偿方式可以补偿的电容电流在理论上是无限的。例如，德国柏林一个30KV电缆网络的电容电流曾高达4KA，共采用41台消弧经圈进行补偿，其单台补偿电流为40-I70A，运行状况良好。但分散补偿受线路运行方式的影响较大。假设某系统的正常残流水平为7A，如此时有一条线路跳闸，且这条线路的末端装有补偿电流为25A的消弧线圈，则该系统中的残流将变成18A的容性电流，这对于系统的安全运行有负面影响。

(2)消弧线圈容量的计算。一个系统中所需配置的消弧线圈补偿容量的计算公式为

Q=I．3ICUe/√3(4)式中Q为消弧线圈实补偿容量，kVA；Ue为系统额定线电压，KV；IC为该系统电容电流总和，A。

(3)自动补偿的问题。近10年来，国内厂家制造出了能够在运行状态调整消弧线圈容量的有载调节开关，也开发出了能够自动测量系统电容电流值并据此自动调整消弧线圈运行挡位的装置，在实际工程应用中发现，在采用消弧线圈分散补偿的系统中如装设两台或更多的具备自动调整功能的消弧线圈会出现冲突的情况。因此在一个系统中只能投入一台具备自动调整功能的消弧线圈。

(4)长期以来在中性点经消弧线圈接地的配电网中如何准确选择单相接地故障线路是一个难题，现在有的配电网中采用消弧线圈并联短时投入的中值电阻的方案解决此间题效果良好。国内已开发出一种通过瞬时改变消弧线圈短路阻抗来改变消弧线圈补偿度，再根据非故障线路的零序电流在该过程中基本不变而故障线路有明显变化这—理论进行故障选线的装置。但这两种方法都不适用于消弧线圈分散设置的35KV配电网。缺少一种不依赖于专用零序电流互感器即可准确进行故障选线的小电流选线装置仍是影响中性点经消弧线圈接地方式应用的主要因素。在处理系统接地故障中，作者曾多次遇到将某段母线上所有线路均试验—次才能找到故障线路的尴尬局面。

综上所述，作者认为设置消弧线圈的理想办法是在系统电源侧变电站配置一台具有尽可能大可调容量(至少要达到100A)的消弧线圈，该消弧线圈应装设在线测量电容电流和自动调整容量的装置。同时根据系统的电容电流水平分散设置足够数量的消弧线圈(不必具备自动调整功能)，分散设置的消弧线圈单台容量不要超过集中设置的消弧线畔的调节能力。电源侧的消弧线圈应正常运行在公接挡位的中间位置。以减小运行方式改变时分散布置的消弧线圈突然退出运行给系统补偿能力带来的影响，此外应尽可能地配备高质量的小电流选线装置。

结语

中性点经小电阻接地及经消弧线圈接地这两种方式各有优缺点。各地区在选择接地方式时应根据电网结构、电容电流水平，变压器连接组别、电缆化比例、负荷重要程度等实际情况进行综合经济技术比较后决定，作者认为，在一个电缆化率极高的配网中应优先考虑小电阻接地方式，而以于实际电网中大量存在的混合系统仍应该采用消弧线圈接地方式。

来源：摘自2004.9《电能效益》

第三篇：第二章 电力系统中性点的运行方式

提供各原理图的动画；提供图2-3的彩色图片。

第二章 电力系统中性点的运行方式

第一节

中性点不接地的三相系统一、正常运行情况

电力系统正常运行时，三相导线之间和各相导线对地之间，沿导线的全长存在分布电容，这些分布电容在工作电压的作用下会产生附加的容性电流。各相导线间的电容及其所引起的电容电流较小，并且对后面讨论的问题没有影响，故可以不予考虑。各相导线对地之间的分布电容，分别用集中的等效电容CU、CV、CW表示，如图2－1（a）所示。电力系统正常运行时，一般认为三相系统是对称的，若三相导线经过完全换位，则各相的对地电容相等，根据电工技术课程，用节点法按弥尔曼定理可求得中性点N对地的电位Un为零。

Vudvdwdudvd设电源三相电压分别为Uu、U、UW，各相对地电压分别用UUuUnUu

、U、Uwd表示，则有：

UUUvUnUv

（2-1）

 UUwUnUw

即各相的对地电压分别为电源各相的相电压。

各相对地电压作用在各相的分布电容上，如正常运行时各相导线对地的电容相等并等于C，正常时各相对地电容电流的有效值也相等，且有： ICU＝ICV＝ICW＝ωCUph（2-2）式中：Uph—电源的相电压；

ω—角频率；

C—相对地电容。

对称电压的作用下，各相的对地电容电流Icu、Icv、Icw大小相等，相位相差点120°，如图2－1（c）所示。各相对地电容电流的相量和为零，所以大地中没有电容电流过。此时各相电流Iu、IV、Iw为各相负荷电流Ifhu、Ifhv、Ifhw与相应的对地电容电流Icu、如图2－1（b）Icv、Icw的相量和，所示，图中仅画出U相的情况。

二、单相接地故障

在中性点不接地的三相系统

2－1 中性点不接地系统的正常运行情况

（a）电路图；（b）、（c）相量图

中，当由于绝缘损坏等原因发生单相接地故障时，情况将发生显著变化。图2－2所示为W相k点发生完全接地的情况。所谓完全接地，也称金属性接地，即认为接地处的电阻近

图2－2 中性点不接地三相系统单相接地

（a）电路图；（b）相量图

似等于零。

当W相完全接地时，故障相的对地电压为零，即Uwk0，则有：

nUwkUnUw

（2-3）

UUn上式表明，当W相完全接地时，中性点对地电压与接地相的相电压大小相等、方向相反，中性点对地的电压不再为零，而上升为相电压。于是非故障相U相和V相的对地 ww电压Uuk、Uvk分别为：

UukUuUnUuU

（2-4）

UvkUvUnUvU非故障相的对地电压升高到线电压，即升高为相电压的3倍，各相对地电压的相量关系如图2－2（b）所示，和Uvk之间的夹角为60°。此时U、W相间电压为Uuk，Uuk、V、W相间电压为Uvk，而U、V相间电压等于Uuv。此时，系统三相的线电压仍保持对称且大小不变。因此，对接于线电压的用电设备的工作并无影响，无须立即中断对用户供电。

单相接地故障时，由于U、V两相对地电压由正常时的相电压升高为故障后的线电压，则非故障相对地的电容电流也相应增大3倍，分别超前相应的相对地电压90°。未接地U、V相的对地电容电流的有效值为：

ICVICU3CUPh

（2-5）

Ｗ相接地时，W相对地电容被短接，Ｗ相的对地电容电流为零。此时三相对地电容电流之和不再等于零，大地中有容性电流流过，并通过接地点形成回路，如图2－2（b）所示，如果选择电流的参考方向是从电源到负荷的方向和线路到大地的方向，则W相接地处的电流，即接地电流，用IC表示，则

IC(ICUICV)

（2-6）

由图2－2（b）可见，Icu和Icv分别超前Uuk和Uvk90°，Icu和Icv之间的夹角为60°，两者的相量和为－Ic。接地电流Ic超前UW90°，为容性电流，于是，单相接地电流的有效值为：

3CUPh

（2-7）IC3ICU可见，单相接地故障时流过大地的电容电流，等于正常运行时一相对地电容电流的3倍。接地电流IC的大小与系统的电压、频率和对地电容值有关，而对地电容值又与线路的结构（电缆或架空线、有无避雷线）、布置方式、相间距离、导线对地高度、杆塔型式和导线长度有关。

单相接地电容电流的实用计算中可按下式计算：

ICU(L135L2)350

（2-8）

式中：IC—接地电容电流，A；

U—系统的线电压，kV；

L1—与电压同为U，并具有电联系的所有架空线路的总长度，km； L2—与电压同为U，并具有电联系的所有电缆线路的总长度，km。第二节 中性点经消弧线圈接地的三相系统一、消弧线圈的结构及工作原理

1.消弧线圈结构简介

消弧线圈有多种类型，包括离线分级调匝式、在线分级调匝式、气隙可调铁芯式、气隙可调柱塞式、直流偏磁式、直流磁阀式、调容式、五柱式等。

离线分级调匝式消弧线圈内部结构，如图2－3所示。其外形和小容量单相变压器相似，有油箱、油枕、玻璃管油表及信号温度计，而内部实际上是一只具有分段（即带气隙）铁芯的可调电感线圈，线圈的电阻很小，电抗却很大，电抗值可以通过改变线圈的匝数来调节。气隙沿整个铁芯柱均匀设置，以减少漏磁。采用带气隙铁芯的目的是为了避免磁饱和，使补偿电流和电压成线性关系，减少高次谐波，并得到一个较稳定的电抗值，从而保证已整定好的调谐值恒定。另外，带气隙可减小电感、增大消弧线圈的容量。为了绝缘和散热，铁芯和线圈浸放在油箱内。

2.消弧线圈的工作原理 消弧线圈装在系统中发电机或变压器的中性点与大地之间，其工作情况如图2－4所示。

正常运行时，中性点的对地电压为零，消弧线圈中没有电流通过。

当系统发生单相接地故障时，如Ｗ相接地，中性点的对地电压w图2－3 离线分级调式消弧线圈

内部结构示意图

UnU，非故障相的对地电压升高3倍，系统的线电压仍保持不变。消弧线圈在中性点电压即Uw作用下，有一个电感电流IL通过，此电感电流必定通过接地点形成回路，所以接地点的电流为接地电流IC与电感电流IL的相量和，如图2－4（a）所示。接地电流IC超前Uw90°，电感电流IL滞后Uw90°，IC和IL相位相差180°，即

图2－4 中性点经消弧线圈接地的三相系统

（a）电路图；（b）相量图

方向相反，如图2－4（b），在接地处IC和IL互相抵消，称为电感电流对接地电容电流的补偿。如果适当选择消弧线圈的匝数，可使接地点的电流变得很小或等于零，从而消除了接地处的电弧以及由电弧所产生的危害，消弧线圈也正是由此得名。

通过消弧线圈的电感电流：

IL式中：L—为消弧线圈的电感。

目前，我国低压侧为6kV或10kV的变电所的主变压器，多采用“YN，yn0”或“Y，d11”连接组。对前者，消弧线圈可接在星形绕组的中性点上；对后者，三角形接线侧的6kV或10kV系统中不存在中性点，需要在适当地点设置接地变压器，其功能是为无中性点的电压级重构一个中性点，以便接人消弧线圈（或电阻器）。接地变压器实质是特殊用途的三相变压器，其结构与一般三相芯式变压器相似，如图2－5所示，图中的T0为接地变压器，它的铁芯为三相三柱式，每一铁芯柱上有两个匝数相等、绕向相同的绕组，每相的上面一个绕组与后续相的下面一个绕组反极性串联，并将每相下面一个绕组的首端U2、V2及W2连在一起作为中性点，组成曲折形的星形接线。其二绕组视具体工程需要决定是否设置。如需兼作发电厂或变电所的自用电源变压器，应设置二次绕组，如图2－5中的虚框内所示。

图2－5 曲折连接式接地变压器原理接线图

UphL

（2-9）

第三节 中性点直接接地的三相系统

图2－6所示为中性点直接接地的三相系统电路图。

一、中性点直接接地系统的工作原理 正常运行时，由于三相系统对称，中性点的电压为零，中性点没有电流流过。当系统中

图2－6 中性点直接接地三相系统

发生单相接地时，由于接地相直接通过大地与电源构成单相回路，故称这种故障为单相短路。单相短路电流Ik很大，继电保护装置应立即动作，使断路器断开，迅速切除故障部分，以防止Ik造成更大的危害。

当中性点直接接地时，接地电阻近似为0，所以中性点与地之间的电位相同，即Un0。单相短路时，故障相的对地电压为零，非故障相的对地电压基本保持不变，仍接近于相电压。

二、特点及适用范围

1.中性点直接接地系统的主要优点

在单相接地短路时中性点的电位近似于零，非故障相的对地电压接近相电压，这样设备和线路对地绝缘可以按相电压设计，从而降低了造价。实践经验表明，中性点直接接地系统的绝缘水平与中性点不接地时相比，大约可降低20％左右的绝缘投资。电压等级愈高，节约投资的经济效益愈显著。

第四节 中性点经阻抗接地的三相系统一、中性点经低电阻接地的三相系统 在以电缆为主体的35kV、10kV城市电网，由于电缆线路的对地电容较大（是同样长的架空线路的20～30倍），随着线路长度的增加，单相接地电容电流也随之增大，采用消弧线圈补偿的方法很难有效的熄灭接地处的电弧。同时由于电缆线路发生瞬时故障的概率很小，如带单相接地故障运行时间过长，很容易使故障发展，而形成相间短路，使设备损坏，甚至引起火灾。根据供电可靠性要求、故障时暂态电压、暂态电流对设备的影响，对通信的影响和继电保护技术要求以及本地的运行经验等，可采用经低值电阻（单相接地故障瞬时跳闸）接地方式，如图2－7所示。

二、中性点经高电阻接地的三相系统

通过二次侧接有电阻的接地变压器接地，实际上就是经高电阻接地。其原理接线图如图2－8（a）所示，将接在接地变压器的二次侧的电阻R，经单相接地变压器T0（或配电变压器、或电压互感器）接入中性点。变压器的作用是使低压小电阻起高压大电阻的作用，从而可简化电阻器的结构，降低其价格，使安装空间更易解决。

接地电阻的一次值Rˊ＝K2R。K为接地变压器的变比。可通过选择K值是使得Rˊ等于或小于发电机三相对地容抗，从而使得单相接地故障有功电流等于或大于电容电流。

图2－7 中性点经低电阻接地的三相系统 接地变压器的一次电压取发电机的额定相电压，二次电压U2可取100V或220V，当二次电压取220V，而接地保护需要100V时，可在电阻中增加分压抽头，如图2－8（b）所示。

（a）；

（b）

图2－8 中性点经高电阻接地原理接线图

第四篇：经小电抗接地提高110kV变压器中性点绝缘配合可靠性研究论文

摘要：本文应用ATP-EMTP程序对四川某11OkV变电站建模，计算发现部分接地方式下氧化锌避雷器与放电间隙难以实现绝缘配合，严重威胁到电力系统的稳定可靠运行。根据计算结果，本文提出了11OkV变压器中性点经小电抗的接地方式，既可以限制单相短路电流又能防止出现较高的中性点过电压，并将其成功应用于四川桌11OkV变电站。

关键词：变压器;中性点;小电抗;绝缘配合我国220kV/llOkV电网一般采取部分中性点接地的方式，这种接地方式具有零序保护简单可靠、断路器遮断容量不受单相接地电流限制和对通讯干扰小等优点。但是中性点过电压保护装置选择十分困难，目前采取的避雷器加间隙保护的方法并不能对其进行可靠的保护。

本文应用EMTP电磁仿真软件分析了部分接地方式下绝缘配合存在的问题;及变压器中性点接入小电抗的取值原则和计算方法。

一、llOkV变压器部分接地方式下的绝缘配合问题

在变压器中性点经避雷器并联放电间隙接地方式中，避雷器应承担变压器中性点的雷电过电压保护，而放电间隙则需保证失地系统存在接地故障时保证电站避雷器运行安全。

显然两者存在矛盾。变压器中性点放电间隙的击穿电压无法同时满足两个矛盾需求。在运行中为避免出现误跳，非故障变压器常采用加大间隙距离的方法，这样做的结果是以损失电站避雷器的安全性为代价的a

二、变压器经小电抗接地分析

四川省电力公司提供某llOkV变电站。当变电站两台变压器并联运行时，分别经电抗器接地。优点是当变压器运行方式变化时，等值零序阻抗保持不变，故电网零序电流保护无须重新整定。中性点电抗器仅一个绕组，结构简单，成本低。

为确定电抗器容量，分别对该站llOkV母线短路容量为9000MVA和4000MVA两种情况下，发生单相接地故障时流过中性点电抗器的电流和电抗器承受电压做了仿真，作为确定电抗器热稳定和动稳定水平的依据。仿真结果见表1。

llOkV母线

短路容量变压器

运行方式阻抗值

(ohm)z短时热稳定电流(kA)稳态电

压(kV)暂态电

压(kV)9000MVA两台并联180.82214.79628.774000MVA两台并联180.79714.34628.13

仿真校验结果表明，该站相连llOkV线路发生单相接地故障时流过变压器中性点电抗器的电流小于0.85kA，暂态电压瞬时值小于30kV，考虑到绝缘老化，按照1.5倍绝缘裕度计算，中性点绝缘水平可以降低至20kV绝缘水平，即Imin工频耐受电压(有效值)55kV，雷电全波冲击耐受电压(峰值)125kV。可以满足安全运行要求。

三、结论

(一)变压器中性点部分接地存在使不接地变压器”失地”的问题。当局部系统失地后，中性点避雷器、放电间隙配合不好会导致避雷器爆炸或者跳闸事故。

(二)中性点接地小电抗的选取应保持零序网络不变或微变的原则。llOkV变压器中性点经小电抗接地后，可以避免失地过电压，有效的降低中性点绝缘水平。

参考文献：

[1】李谦，彭向阳，钟定珠.广东省变压器110 kV及220 kV中性点保护故障分析[J].广东电力，2000，13(3):42-45.[2]朱天游.500kV自耦变压器中性点经小电抗接地方式在电力系统中的应用【J].电网技术，1999，23(4):15-18.

第五篇：中压配电网典型接线方式

中压配电网典型接线方式

关键词：配电网；接线方式；城市；应用

随着城市经济的不断发展，其负荷密度和用户对供电可靠性要求不断提高，相应的城市配电网建设改造投资也在不断增长，城市配电系统网架结构及其可靠性已引起了广泛重视。而城市配电网从开始的手拉手环网等利用率不高的接线方式，将向多供一备、多分段多联络等线路利用率高的接线方式发展。在城市配网改造中一个重点就是如何提高环网率和供电能力，这涉及到配电网的接线方式如何发展、改造，从而适应城市经济的发展要求。

而面对上述要求，配电网发展改造过程中经常会遇到以下问题：如何增加环网点（即线路分段数），指导方向不明确，缺乏全局考虑的意识和评估方法；部分线路环网点太多，如6个，甚至7个以上，但能真正起到负荷转移的线路、分段线路较少，且转移负荷时计算和操作均较为复杂；变电站出线开关柜资源紧张；投入不少，但达到的效果往往不甚理想。

所以，对于配电网的改造，一个有明确方向（如接线方式、分段数）的网架改造规划，能切实有效的指导配电网的网架改造，改善网络结构，提高资金使用效率，从而为提高配电网的经济效益及供电可靠性奠定基础。另一方面，配电网的网络结构规划又受到城市建设规划的严格制约，无论采用架空网还是电缆网，或者为二者的混合形式，其线路大都必须沿城市街道布置。配电线路的接线方式、分段数等将直接影响配电网的供电容量、连续供电能力和投资。2 中压配电网典型接线方式

中压配电网接线方式一般有单电源辐射接线、双电源手拉手环网接线、三电源环网接线、三分段三联络接线、两供一备（2-1）接线、三供一备（3-1）接线、N供一备（N-1）接线等，以下重点介绍几个典型的接线方式。

2.1 双电源手拉手环网接线

双电源手拉手通过一个联络开关，将来自不同变电站或相同变电站不同母线的两条馈线连接起来。任何一个区段故障，合联络开关，将负荷转供到相邻馈线，完成转供，可靠性为N-1，设备利用率为50％。适用于三类用户和供电容量不大的二类用户。接线方式如图1所示。

图1 双电源手拉手环网接线方式（电缆线路）

由上述接线可引申到不同母线三回馈线的环式接线模式，如图2所示。网络中有三个电源（可以取自同一变电所的2段母线和不同变电所）。正常运行时联络开关都是打开的，当某条线路出现故障时，合上联络开关，由相邻的两回线路分担其负荷。可见，在正常运行时，每条线路的设备利用率为67%的裕量。

图2 不同母线三回馈线的环式接线方式（电缆线路）

2.2 多分段多联络接线方式

这种接线模式，通过在干线上加装分段开关把每条线路进行分段，并且每一分段都有联络线与其他线路相连接，当任何一段出现故障时，均不影响另一段正常供电，这样使每条线路的故障范围缩小，提高了供电可靠性。

这种接线每条线路应留有1/3或1/4的备用容量，如三分段三联络接线方式（如图3所示）。多分段多联络的接线模式提高了架空线的利用率（两分段两联络的导线利用率由50%提高到67%），但由于需要在线路间建立联络线，加大了线路投资。

图3 三分段三联络接线方式（架空线路）

这种接线模式可应用于城网大部分地区，联络线可以就近引接，但须注意要在不同变电所的出线或同一变电所的不同母线出线间建立联络。2.3 N供一备接线方式

所谓“N-1”主备接线模式，就是指N条电缆线路连成电缆环网，其中有1条线路作为公共的备用线路正常时空载运行，其它线路都可以满载运行，若有某1条运行线路出现故障，则可以通过线路切换把备用线路投入运行。

该种模式随着“N”值的不同，其接线的运行灵性、可靠性和线路的平均负载率均有所不同。一般以“3-1”（图4）和“4-1”模式比较理想，总的线路理论利用率分别为67%和75%。“5-1”以上的模式接线比较复杂，操作也比较繁琐，同时联络线的长度较长，投资较大，线路载流量的利用率提高也不明显。

图4 三供一备接线方式（电缆线路）

“N-1”主备接线模式的优点是供电可靠性较高，线路的理论利用率也较高。这种接线方式非常适合在城市核心区、繁华地区和住宅小区采用。随着城市建设发展，局部地区的负荷水平逐步增大、趋于饱和，负荷密度很高，电缆环网线路密集。这种条件下，在原有单环网的回路基础上添加专用备用线路，就可以发展为这几种理论负载率较高的接线方式，以适应负荷发展，并在规划中预先设计好主备馈线组模式及线

路走径。在实施中，先形成单环网，注意尽量保证线路上的负荷能够分布均匀，并在适当环网点处预留联络间隔。随负荷水平的不断提高，再按照规划逐步形成主备馈线组模式网络，满足供电要求。3 线路分段对接线方式的影响

当接线模式相同而分段不同的线路发生故障时，受影响的停电用户数也不同。增加线路的分段数将会提高供电可靠性并减少线路故障所造成的停电损失，但同时也会增加投资，增加相应环网开关（分段开关）的投资，因此需要找出一个最优分段数使得在一定的条件下总的经济性最好。

供电可靠性最高的方案不一定具有最好的经济性，一般的情况是为了小幅提高供电可靠性指标，则需要投入大量的资金。引用文[1]中的计算结论，可以看到，配电网在各种接线模式下最优分段数与供电半径的对应关系如表1所示，其中分段数为1即为不分段情况。可见线路的最优分段数与供电半径密切相关，随着供电半径的增大最优分段数也在逐步增加；最优分段数越大，其对应的供电半径也就越长。

表1 各种接线方式的供电半径与线路最优分段数的对应关系

由表1所知，配电线路的的最优分段数与供电半径密切相关，在国内一些大中城市，负荷密度都比较高，在中压线路供电半径为3km条件下，大部分配电网接线方式的最优数为3，如根据2007年中数据，佛山中心禅城区的中压线路供电半径为2.93km，广州市越秀区为2.83km，荔湾区为3.41km等。4 城市配电网接线方式发展的建议 4.1 城市发展初期

在城市（城镇）发展初期，一般负荷密度较低，供电可靠性总体要求不高，需要连续供电的企业数量不多，变电站布点较为分散，此时应建设以双电源手拉手、三分段三联络接线方式为主的中压配电网，辅以单电源辐射接线，并预留日后发展的电力通道和通信通道；主干线的线路截面宜按15-20年一次建成，避免出现主干线截面过小制约载流量，从而削弱相关接线方式负荷转移能力。4.2 向中大型城市过渡

当经济不断发展、城市向中大型发展的过程中，城市负荷密度越来越高，城市用地越发紧张、价格越发昂贵，供电可靠性要求不断提高，商业、金融业、证券业、人流密集场所、高层建筑等负荷等级较高的用户集中出现，这时对城市配电网提出了更高的要求。

此时的配电线路以电缆线路为主，接线方式建议以三供一备为主，因为三供一备接线方式组网灵活，能从手拉手环网、三分段三联络等接线方式基础上增加备用线路，较为方便、快速地组网；能提高设备、线路使用率，充分利用变电站10kV出线开关资源，节省电缆线路的投资，并具备较高的供电可靠性。由于电缆线路设置分段或环网点是会受到地理位置、线行等限制，没有架空线路设置分段那么灵活，所以应综合考虑，按照规划的供电半径合理配置分段开关（分段数），切忌为了增加环网点而无序增加环网线路和开关，忽略了线路接线方式布置及其负荷控制等因素，从而导致投资增加但收效不大。另外，应合理控制和分配好线路的负荷分布，为逐步实施配网自动化打下基础。4.3 稳定期

当城市（或城市中某个区域）发展到一个比较稳定的时期，其负荷密度处于较高并稳定的水平，供电可靠性要求非常高，此时的配电网应具备较高的设备装备水平、自动化水平和管理水平。一个结构坚固、转变灵活的网架（接线方式），是实现配网自动化的基础。中压配电网的主干线形成上述环网网络，并具有一定备用容量，能灵活地适应系统各种可能的运行方式，有利于提高供电可靠性。在上述基础上，无论是加装FTU、测控终端、通信网络和后台系统建立配网自动化（配网调度）系统，还是采用配置重合器等设备组成线路馈线自动化，均能较为容易地实现。5 结束语

城市配电网的接线方式选择是城市配电网建设和改造的一个重要方面，同时配电网接线方式是实施配电网自动化的基础。从规划总体考虑和引导配网建设和改造，形成配电线路的坚固、灵活的接线方式，配合从配网运行监测（两遥：遥信、遥测）到配网自动化的逐步实施，从而提高配电网供电可靠性和配电网运行管理水平。