在电力系统中,中性点以多种方式运作,就像舞者在舞台上表演多支舞蹈一样。 有些人选择保持神秘和不接地气; 有的通过阻力轻轻接触地面; 其他的则在消弧线圈的帮助下优雅地接地; 其中一些直接被地球所拥抱。 在我国,这位舞者更喜欢三种舞步:不接地以保持独立,接地以带电弧抑制线圈跳舞,以及毫无保留地直接接地。 而在遥远的国家,小小的电阻接地系统就像一颗当地的星星,吸引着人们的目光。 但在我们国家,它才刚刚兴起,并开始在某些领域展示其才华。
1.中性点无接地(绝缘)的三相系统
在理想情况下,当相对电容电流的值相等且相差120°时,它们的矢量和为零,没有电容电流通过地面,中性点对地电位保持为零,这与接地电位一致。 在这种情况下,中性点是否接地对相对接地电压没有影响,系统处于平衡状态。 但是,当中性点的相对接地电容不相等时,即使在正常工作时,中性点的接地电位也会偏离零位,这称为中性点位移。 这通常是由于架空线路的不对称布置和不完全换位造成的。 在中性点未接地的三相系统中,单相接地会产生一系列影响。 首先,未接地的两相对地电压将上升到线路电压水平,即相电压的 3 倍。 因此,系统的相对绝缘等级必须根据线路电压进行设计。 其次,虽然此时相间的电压和相位保持不变,并且三相系统的平衡不受干扰,但仍然不能长时间对地运行,特别是在发电机直接供电的电力系统中。 由于未接地的电压增加,长期单相接地可能会导致两相短路。 因此,此类系统通常需要安装绝缘监控或接地保护装置,以便在发生单相接地时发出信号,使值班人员能够迅速采取行动消除故障。 单相接地系统允许连续运行的最长时间不得超过2小时。 此外,通过接地点的电流是容性电流,是原始相对电容电流大小的三倍。 这种容性电流不容易熄灭,可能会在接地点引起电弧放电,从而导致周期性熄灭和再电弧。 电弧接地处的连续、间歇性电弧是危险的,会导致线路谐振并产生过电压,从而损坏电气设备或产生相间短路。 因此,在该系统中,当接地电流大于5A时,发电机、变压器和电动机应配备跳闸时作用的接地保护装置。 2.中性点通过灭弧线圈接地的三相系统
在中性线不接地的三相系统的情况下,我们了解到,尽管发生单相接地故障,系统仍将保持供电。 但是,当单相接地故障电流超过一定阈值时,例如35kV系统中大于10A或10kV系统中大于30A时,电源将不可持续。 为了弥补这一缺点,人们引入了通过消弧线圈进行接地的方法。 如今,在35kV电网系统中,这种通过消弧线圈将中性点接地的方法已得到广泛应用。
消弧线圈,这种智能装置,实际上是一个带有铁芯的可调电感线圈,小心地放置在变压器或发电机的中性点。 当发生单相接地故障时,它能够产生与接地电容器电流相似但方向相反的电感电流。 这个90°的电感电流滞后电压与90°的引线电压相辅相成,最后流过地的电流可以忽略不计,甚至接近于零。 这个神奇的过程,就像一个精致的舞者,以优雅的步伐和手势,巧妙地化解了接地的弧线及其可能带来的危险。 这也是消弧线圈名称的由来。
当电容电流正好等于电感电流时,我们称之为全补偿; 当电容电流大于电感电流时,称为欠补偿; 当电容电流小于电感电流时,称为过补偿。 在实践中,我们通常更喜欢过度补偿。 这是因为过补偿为消弧线圈提供了余量,以避免谐振和过压。 这种策略就像在系统上涂上一层盔甲,使其在面对挑战时更加强大和可靠。
3、中性点直接接地。
中性点直接接地的系统是大电流接地系统的代表,其接地电流强到足以对电气设备造成潜在损坏。 然而,当故障发生时,继电保护系统会迅速做出反应,并像英勇的守护者一样跳闸开关,及时遏制故障的蔓延。 在我国,110kV及以上的电力系统采用这种直接接地策略。 不同等级的电力系统在中性点有不同的接地方式,选型原理就像一个聪明的舞者,随着电压等级的变化而优雅地调整节奏。 220kV及以上的电网,像稳重的舞者,坚定地选择中性点直接接地; 110kV接地网就像一个柔性舞者,大部分选择直接接地,少数采用消弧线圈接地。 对于20 60kV电网,它更关心电源的可靠性,因此选择更谨慎的策略:通过消弧线圈接地或不接地。 但是,当单相接地电流超过10A时,它会选择通过消弧线圈接地以保持稳定。 对于3 10kV电网,决策更为复杂。 电源的可靠性和故障的后果,就像天平的两端一样,需要仔细权衡。 因此,它大多采用中性点,不接地的方式。 但是,当电网的电容电流大于30A时,为了安全起见,也会选择通过消弧线圈接地或电阻接地。 至于220 380V三相四线制1kV以下的低压电网,其安全性能是首要考虑因素。 因此,它采用中性点直接接地方式,有效防止相位接地时变化超过250V的危险电压。 在一些特殊的地方,如最危险的地方或矿井,为了保证安全,中性点可以选择不接地,同时装有击穿保险丝,防止高压进入低压造成的潜在危险。 4、中性点接地的优越性
在220 380V三相四线制低压配电网中,配电变压器的中性点大多采取工作接地措施,意义深远,独具匠心。它就像一座坚固的瞭望塔,时刻守护着电网的和平。 首先,在正常供电的情况下,中性点的接地保持相线对地的恒定电压,就像一个熟练的织女,巧妙地编织了220V和380V两种不同的电压,以满足单相和三相设备的用电需求,无论是照亮生活的灯, 或者驱动机械的电机,可以获得恰到好处的功率。另外,如果中性点不接地,当单相接地时,其他两相对地的电压会急剧上升到相电压的几倍,就像强风中的巨浪一样,难以对付。 中性点接地后,其余两相的地电压保持在相电压电平,如春风般柔和宜人。 这不仅降低了人体的接触电压,而且降低了电气设备的绝缘压力,为制造和降低成本创造了条件。 此外,中性点的接地可以有效避免高压电流入低压侧的危险。 一旦高低压线圈之间的绝缘层损坏,造成严重漏电甚至短路,接地装置可以迅速形成闭环,触发上级保护动作,切断电源,保护低压侧工作人员和设备的安全。 因此,低压电网的配电中性点接地,像守护神一样,守护着电网的平稳运行。 中性点分为电源的中性点和负载的中性点,只有当三相电源或负载连接成Y形时才会出现。 电源的中性点是端到端连接的三相线圈的公共点,就像一棵大树的根基,为整个电网提供支撑; 从电源的中性点引出的导体称为中性线,它就像一根枝繁叶茂的树枝,将电力输送到电网。 在三相四线制中,当中性点接地时,称为中性线,不接地时称为中性线。 为保证电网安全运行,配电系统还采取了三点共接地措施。 也就是说,变压器的中性点、外壳和避雷器的接地引线连接到接地装置,就像三个战士一起工作以防止过电压的入侵一样。 当电网被雷击时,避雷器迅速作用,将变压器外壳上的电压限制在避雷器的残余电压内,有效地降低了接地体上的电压,保护了电网的安全。 综上所述,配电变压器的中性点接地措施不仅保证了电网的稳定运行,还为我们的生活带来了光明和电力。 它就像一个聪明的工程师,精心设计电网的每一个角落,让我们的生活更美好。 电气工程师