中性點不接地系統

我國大部分6 一10kV 和部分35 kV 高壓電網採用中性點不接地運行方式。其主要特點是：當系統發生單相接地時，各相間的電壓大小和相位保持不變，三相系統的平衡沒有遭到破壞，因此，在短時間內可以繼續運行。但是，為了防止故障擴大，造成相間短路；或者單相弧光接地時, 使系統產生諧振而引起過電壓，導致系統癱瘓，規定帶故障點運行時間不得超過2 h，這樣較長時間帶故障點運行給生產和調度造成很大的壓力。

基本介紹

• 中文名：中性點不接地系統
• 外文名：isolated neutral system
• 實質：通過電容接地
• 優點：發生故障後，短時間可運行
• 缺點：對人的生命安全保障性小
• 套用：我國大部分6-10kV和部分35kV電網

中性點接地方式

三相交流電網中性點與大地間電氣連線的方式，稱為電網中性點接地方式。不同中性點接地方式對電網絕緣水平、過電壓幅值及保護元件選擇、供電可靠性、繼電保護方式、人身及設備安全、通信干擾、電磁兼容、投資費用等會產生不同的影響。因此中性點接地方式的選擇是一個綜合性問題，必須根據系統情況、電網結構、電容電流大小綜合分析才能合理選擇中性點接地方式。

我國早期曾規定： 將電力系統中性點接地方式分為大接地短路電流系統和小接地短路電流系統兩類。一般認為接地電弧能自熄滅的接地系統為小接地電流系統，接地電弧不能自熄滅的接地系統為大接地電流系統。因電流大小難以用電力系統中性點接地方式分類來明確界定，因此改成分為中性點有效接地系統和中性點非有效接地系統。

電力系統中性點有效接地，包括直接接地或經低值電阻器或低值電抗器接地，有效接地電網的特徵是：全系統的零序電抗( X0 ) 對正序電抗( X1) 之比( X0 /X1) 為正並小於3，零序電阻( RO ) 對正序電抗( X1) 之比為正並小於或等於1。在中性點有效接地系統，在發生單相接地故障時，故障相通過較大故障電流，其值最大可超過三相短路時的故障電流，此時非故障相的對地穩態電壓不超過80 % 線電壓。

反之為中性點非有效接地系統。電力系統中性點非有效接地，包括諧振( 消弧線圈) 接地、高阻接地、高阻抗接地和不接地。在中性點非有效接地系統，一相接地時，非故障相上的對地電壓一般可高達105 % 線電壓，此時，單相接地故障電流較小。

中性點不接地三相系統

小電阻接地系統在國外套用較為廣泛，我國開始部分套用。這主要是因為這樣做具有下述優越性：一是正常供電情況下能維持相線的對地電壓不變，從而可向外(對負載)提供220/380V這兩種不同的電壓，以滿足單相220V（如電燈、電熱）及三相380V（如電動機）不同的用電需要。

各相對地電容電流的數值相等而相位相差120°，其向量和等於零，地中沒有電容電流通過，中性點對地電位為零，即中性點與地電位一致。這時中性點接地與否對各相對地電壓沒有任何影響。可是，當中性點不接地系統的各相對地電容不相等時，即使在正常運行狀態下，中性點的對地電位便不再是零，通常此情況稱為中性點位移即中性點不再是地電位了。這種現象的產生，多是由於架空線路排列不對稱而又換位不完全的緣故造成的。
在中性點不接地的三相系統中，當一相發生接地時：一是未接地兩相的對地電壓升高到√3倍，即等於線電壓，所以，這種系統中，相對地的絕緣水平應根據線電壓來設計。二是各相間的電壓大小和相位仍然不變，三相系統的平衡沒有遭到破壞，因此可繼續運行一段時間，這是這種系統的最大優點。但不許長期接地運行，尤其是發電機直接供電的電力系統，因為未接地相對地電壓升高到線電壓，一相接地運行時間過長可能會造成兩相短路。所以在這種系統中，一般應裝設絕緣監視或接地保護裝置。當發生單相接地時能發出信號，使值班人員迅速採取措施，儘快消除故障。一相接地系統允許繼續運行的時間，最長不得超過2h。三是接地點通過的電流為電容性的，其大小為原來相對地電容電流的3倍，這種電容電流不容易熄滅，可能會在接地點引起弧光間隙，周期性的熄滅和重新發生電弧。弧光接地的持續間歇性電弧較危險，可能會引起線路的諧振現象而產生過電壓，損壞電氣設備或發展成相間短路。故在這種系統中，若接地電流大於5A時，發電機、變壓器和電動機都應裝設動作於跳閘的接地保護裝置。

中性點不接地示意圖

配電網中性點不接地的優缺點

配電網中性點不接地是指中性點沒有人為與大地連線。事實上，這樣的配電網是通過電網對地電容接地。

（1）中性點不接地系統的主要優點包括： 電網發生單相接地故障時穩態工頻電流小。在這種情況下：如雷擊絕緣閃絡瞬時故障可自動清除，無需跳閘； 如金屬性接地故障，可單相接地運行，改善了電網不間斷供電，提高了供電可靠性； 接地電流小，降低了地電位升高。減小了跨步電壓和接觸電壓，減小了對信息系統的干擾，減小了對低壓網的反擊等。經濟方面： 節省了接地設備，接地系統投資少。

（2） 中性點不接地系統的缺點：

①與中性點電阻器接地系統相比，產生的過電壓高( 弧光過電壓和鐵磁諧振過電壓等)，對弱絕緣擊穿機率大；

②在間歇性電弧接地故障時產生的高頻振盪電流大，達數百安培，可能引發相間短路；

③故障定位難，不能正確迅速切除接地故障線路，有可能發展為多相短路接地。

接地方式的影響

對供電可靠性的影響

眾所周知，配電網中性點不接地或經消弧線圈接地方式與中性點經小電阻接地方式比，最大的優點是在發生單相接地故障時，如果是瞬間故障，當系統電容電流或經消弧線圈補償後的殘餘電流小到自行熄滅的程度時，則故障可自行消除，如果是永久故障，該系統可帶單相接地故障運行Z h，獲得足夠的時間排除故障，以保證對用戶的不間斷供電。但這一優點在以電纜為主的城市配電網中並不突出。電纜故障的原因，從統計情況看，主要是絕緣老化、電纜質量、外力破壞等，一般都是永久性故障，當發生接地故障時不應帶故障運行。從實際運行情況看，在以電纜為主的配電網中，中性點不接地或經消弧線圈接地方式下，單相接地故障引發的相間短路故障較多。一些實際事故表明，單相接地故障發展為相間故障，反而擴大了停電範圍，尤其是當發展為母線短路故障時，相當於變壓器出口短路，而由於一些變壓器抗短路衝擊能力較弱，從而可能造成變壓器損壞。就城市配電網供電方式的實際情況看雙電源供電方式、架空絕緣線的採用、環網布置、開環運行方式，電纜線路所占比重等因素造成了採用中性點不接地或經消弧線圈接地方式的優點不突出。從已改小電阻接地方式的變電站實際運行情況分析； 保護配置得當，可不降低供電可靠性。

對通信的影響

接地故障人地電流及運行中的零序電流，對鄰近通信線路感性禍合產生縱電動勢。三相產生的不對稱電壓，對鄰近通信線路容性耦合產生靜電感應電壓。配電網接地故障人地電流產生的地電位升高，通過接地電極之間的阻性耦合在接地的電信線路上產生電壓，稱為阻性禍合或直接傳遞。上述在通信系統產生的電壓和電流是危害通信系統的，稱為危險影響。而降低通信質量，電話產生雜音，電報信號和數據傳輸失真等情況的，稱為干擾影響。因電網中性點直接接地，中性點電阻器( 或電抗器) 接地，其接地故障人地電流比中性點不接地( 絕緣) 和消弧線圈接地要大，對通信系統的影響，前者比後者大。這是如下概念產生的，單電源饋電，線上路末端( F 點) 產生單相接地故障，故障電流在與電力線路平行的通信線路上感應出較大的電壓( 若通信線路一端接地，則在另一端可用電壓表量出)，感應電壓隨故障電流的增大而增加。

根據這一簡單基本概念而得到的通信線路的電磁感應的判斷，顯然是過大的。實際城市配電網只一端中性點接地，而另一端呈開路情況是很少的。實際配電網比這複雜得多。當線路某處F 發生單相接地故障時，接地故障電流從兩端流人故障點F 的電流方向相反，通信線路全長感應電壓與( )絕對值成比例，故中性點直接接地系統、中性點低值電阻器( 或低值電抗器) 接地系統就不一定比中性點消弧線圈接地系統和中性點不接地( 絕緣) 系統對通信線路的感應電壓大，要具體計算和實測。實際大城市的配電網和通信網都是電纜，接地故障電流從電纜外皮分流，一般是沒有影響的。總之，具體情況要具體計算分析。還須指出，感應電壓超過規定值時還有很多防護措施可採用。

北京、上海、深圳、廣州等地都有多年的中性點小電阻接地的運行經驗，也都對故障接地對通信線路的影響進行了分析和計算，理論計算和實踐證明其感應電壓均低於規程DL 5033-1994的規定。

對人身的安全性影響

從供電局提供的實例分析，無論是在不接地或經消弧線圈接地系統，還是在經小電阻接地系統，都有觸電傷亡及逃脫電擊事故發生的例子，所以對於這種直接接觸高壓的事故，是否會造成人身傷亡的關鍵不在於是哪一種中性點接地方式，而是在於觸電者接觸帶電體的方式以及觸電後脫離的時間。所以從保護人身安全方面考慮，中性點不接地或經消弧線圈接地系統由於在發生單相接地時不立即跳閘，所以對誤碰帶電線路且不易立即脫離電源的人會帶來較大危害，而對於中性點經小電阻接地系統在發生金屬性單相接地時，由於時間短、保護能正確及時動作使觸電人員立即脫離電源，所以儘管短路電流較大，但是給人身造成的傷害相對而言會比較小，但是如果中性點經小電阻接地系統在發生單相經過渡電阻接地時( 如珠海機場變電站例子)，由於保護不能準確及時的動作，此時仍會給人身造成傷害。

在中性點不接地系統中，系統線路和負荷運行工況的複雜性將導致系統運行參數的隨機性變化，由此引發的鐵磁諧振過電壓已成為電力系統安全穩定運行的重大威脅，在系統實際運行過程中必須釆取有效消諧措施，才能抑制或避免鐵磁諧振過電壓，保證系統安全穩定運行。