一、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)
中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的一種。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),流經(jīng)故障點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電流是單相對(duì)地電容電流。在中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中,接地故障電流總是通過(guò)電源變壓器的假想接地中性點(diǎn)接地,從而給單相接地故障電流提供回來(lái)的通路。不接地系統(tǒng),通常故障電流只有幾十安培,其值遠(yuǎn)小于正常的負(fù)荷電流,一般不會(huì)對(duì)線(xiàn)路、電纜或其他設(shè)備造成破壞。但該電流的持續(xù)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),需要單相接地選線(xiàn)保護(hù)及時(shí)報(bào)警或自動(dòng)切除故障線(xiàn)路。每一回饋出線(xiàn)用一組獨(dú)立的集中對(duì)地電容作模擬分布電容值。由于系統(tǒng)中的任何中性點(diǎn)都不接地,所以系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)的零序阻抗為無(wú)窮大。對(duì)于零序電流而言,線(xiàn)路或其它元件的串聯(lián)阻抗比以線(xiàn)路對(duì)地導(dǎo)納表示的并聯(lián)阻抗小得多,因此可以忽略不計(jì)。此時(shí)接地故障電流由各相對(duì)地的電容構(gòu)成的回路決定。
二、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)
采用消弧線(xiàn)圈接地后,故障點(diǎn)電流由于電容電流和電感電流的抵消,殘余電流比較小,易于自行熄滅。必須說(shuō)明的是上述現(xiàn)象是指基波而言的。但電網(wǎng)上同時(shí)存在3次、5次等諧波電流,這種電流無(wú)法被消弧線(xiàn)圈的電感電流所補(bǔ)償。利用這一特點(diǎn),設(shè)計(jì)出反映5次諧波電流的繼電保護(hù)裝置,使在電網(wǎng)發(fā)生一相接地故障時(shí),能正確指示故障線(xiàn)路。
適用范圍:廣泛應(yīng)用于3~60千伏電壓等級(jí)的電力網(wǎng)。
消弧線(xiàn)圈的應(yīng)用有下述一些情況:
(1)故障點(diǎn)電流經(jīng)補(bǔ)償后,由于殘余電流較小,易于自行熄滅。尤其是在架空配電網(wǎng)中,一相故障占多數(shù),線(xiàn)路絕緣子在電弧熄滅后,絕緣能迅速自行恢復(fù)。因此架空配電網(wǎng)以及架空線(xiàn)、電纜混合配電網(wǎng)大多數(shù)采用消弧線(xiàn)圈接地。
(2)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)在繼電保護(hù)方面存在不能正確指示故障饋線(xiàn)的問(wèn)題。近年來(lái)采用微機(jī)繼電保護(hù)方式,其效果尚待實(shí)踐的驗(yàn)證。
(3)消弧線(xiàn)圈的分接頭切換有待改進(jìn)為自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng),主要問(wèn)題在設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累。
(4)一相接地短路后,如電弧不能自行熄滅,則電網(wǎng)將在一相接地情況下持續(xù)運(yùn)行,直到故障消除或隔離。在一相接地情況下運(yùn)行,三相對(duì)地電壓不平衡,對(duì)鄰近電信線(xiàn)路由于容性耦合(電容影響)將產(chǎn)生危險(xiǎn)影響或干擾影響,要進(jìn)行計(jì)算并研究防止和保護(hù)措施。
三、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)
中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng),發(fā)生單相接地時(shí),故障點(diǎn)電流將增大,跳閘次數(shù)會(huì)大大增加,如果線(xiàn)路沒(méi)有重合閘,停電次數(shù)將會(huì)增加,供電可靠性降低,但在以電纜為主的電網(wǎng)中,因故障率低,使得這一問(wèn)題并不突出。
對(duì)于在接地故障下的工頻過(guò)電壓,作為一個(gè)限制故障電流的設(shè)備來(lái)看,電阻器要比電抗器差。在散熱和保持供電可靠性方面,也不是很有利,還存在一個(gè)危險(xiǎn)的電阻值范圍。在這范圍內(nèi),接地故障時(shí)消耗的電能大到足以引起發(fā)動(dòng)機(jī)間大相位搖擺,或甚至使穩(wěn)定性受到危害。在電阻接地的系統(tǒng)里,當(dāng)電阻值選擇適當(dāng)時(shí),有時(shí)亦能得到改善穩(wěn)定性的效果,這是由于電阻器內(nèi)的電能損失會(huì)頂上故障時(shí)因供電電壓降低而減少的用電負(fù)荷。電阻接地是防止弧光接地的有效措施,具體的電阻值可以變化很大。
四、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)
中性點(diǎn)直接接地方式,是將中性點(diǎn)直接接入大地。該系統(tǒng)運(yùn)行中若發(fā)生一相接地時(shí),就形成單相短路,其接地電流很大,使斷路器跳閘切除故障。這種大電流接地系統(tǒng),不裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)過(guò)電壓最低,產(chǎn)生的接地電流大,故對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾影響也大。當(dāng)電力線(xiàn)路與通訊線(xiàn)路平行走向時(shí),由于耦合產(chǎn)生感應(yīng)電壓,對(duì)通訊造成干擾。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在運(yùn)行中若發(fā)生單相接地故障時(shí),其接地點(diǎn)還會(huì)產(chǎn)生較大的跨步電壓與接觸電壓。此時(shí),若工作人員誤登桿或誤碰帶電導(dǎo)體,容易發(fā)生觸電傷害事故。對(duì)此只有加強(qiáng)安全教育和正確配置繼電保護(hù)及嚴(yán)格的安全措施,事故也是可以避免的。
五、各種中性點(diǎn)接地方式的比較
1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是它能自動(dòng)清除單相接地故障,而不會(huì)跳閘。但當(dāng)線(xiàn)路很長(zhǎng)時(shí),電容電流將很大,接地電弧則不能自動(dòng)熄滅,前述優(yōu)點(diǎn)就不存在了。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的致命缺點(diǎn)是最大長(zhǎng)期工作電壓與過(guò)電壓較高,特別是存在電弧接地過(guò)電壓的危險(xiǎn)。因此,隨著配電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)逐步會(huì)被其它接地方式取代。
2.中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng),可以直接消除中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的兩個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)靈敏而有選擇性的接地保護(hù),并減小電弧接地過(guò)電壓的危險(xiǎn)。
該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是:
(1)同中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相似,要求有較高的絕緣水平。
(2)同大電流接地系統(tǒng)一樣,發(fā)生單相接地故障時(shí),必須開(kāi)斷線(xiàn)路。
(3)電阻器制造困難。這種中間狀態(tài)的中性點(diǎn)接地方式,在很早以前曾十分流行,目前高壓系統(tǒng)中已很少采用,原因是在某種程度上,它幾乎同時(shí)具有直接接地、不接地和經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地三種方式的主要缺點(diǎn)。
3.從經(jīng)濟(jì)角度看,中性點(diǎn)直接接地是一種投資最小的接地方式,其主要原因如下:
(1)系統(tǒng)的過(guò)電壓較低,可以采用保護(hù)特性較好的閥型避雷器,設(shè)備的絕緣水平可取得低一點(diǎn)。
(2)不需要任何附加的接地設(shè)備。
(3)在電壓為 110kV 以上的電力系統(tǒng)中,可以采用分級(jí)絕緣的電力變壓器。 但在這種系統(tǒng)中,一切故障都將引起斷路器的跳閘,且單相接地電流很大,有時(shí)還會(huì)超過(guò)三相短路電流,因此這要影響對(duì)斷路器遮斷能力的選擇。另外,接地電流過(guò)大有時(shí)還會(huì)嚴(yán)重?zé)龎膶?dǎo)體和影響通訊系統(tǒng)的正常工作。
4.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地又叫諧振接地(共振接地),采用這種接地方式的電網(wǎng)又稱(chēng)為補(bǔ)償接地電網(wǎng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)中,用消弧線(xiàn)圈的目的是補(bǔ)償或中和電網(wǎng)中的接地電容電流。經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng),單相接地電流將可以被補(bǔ)償或中和到很小的數(shù)值,因此一般情況下接地電弧不能維持,而且在電流經(jīng)過(guò)零點(diǎn)使電弧熄滅后,消弧線(xiàn)圈的存在還能顯著減小故障相電壓的恢復(fù)速度,減小了電弧重燃的可能性。正是這樣,單相接地故障將會(huì)自動(dòng)消除。應(yīng)用消弧線(xiàn)圈,不但可以使單相接地故障所引起的停電事故大大減小,還將大大減少發(fā)生多相短路故障的次數(shù)。但是該系統(tǒng)也有它自己的缺點(diǎn),補(bǔ)償電網(wǎng)的運(yùn)行比較復(fù)雜,接地投資也比較大,接地選線(xiàn)保護(hù)存在一些困難。