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安全与节约用电  
 
[论文转载]我国中低压电网中性点接地情况分析
2015-08-21 20:31  

[论文摘要]中低压电网的中性点接地情况和保护措施直接关系到电力用户的用电质量和安全,尤其是工厂供电和农村用电,中性点接地情况和低压用电保护就更为重要。

随着社会的发展,对电力系统可靠、安全、经济、稳定的运行特性的要求越来越高。中低压电网又与我们的生产、日常生活息息相关。而中低压电网的中性点接地情况和保护措施与电网的运行特性密不可分。本文就我国的中低压电网接地方式和用电安全进行分析。

一、电力系统中性点接地的种类及特点

电力系统中性点的接地方式可分为两大类,即大电流接地方式和小电流接地方式,而大电流接地方式又可细分为中性点直接接地和中性点经小电阻接地;小电流接地方式可细分为中性点不接地、中性点谐振接地和中性点经高阻接地。当接地故障发生时,限制非故障相的工频过电压水平与限制单相接地故障电流是矛盾的两方面,两者很难兼顾。综合考虑经济及技术因素,我们认为在电网中,对于电压等级较高的电力系统,其主要矛盾是限制工频电压的升高和降低绝缘水平;而对于电压等级较低的电力系统,主要矛盾则转化为限制单相接地故障电流的危害性,而降低绝缘水平则成为次要矛盾,这是电力系统求得最佳技术经济指标的理论基础。对于中压电网而言,电力设备绝缘强度受经济因素的制约作用相对较小,工频电压升高的不良影响明显降低,因此限制单相接地故障电流及其一系列危害作用的任务就显得十分重要,对于低压电网主要限制人身触电电流和对故障相的检测就尤为重要。

二、我国各种电压等级供电线路的接地方式综述

1、在110kv及以上的高压或超高压系统中,一般采用中性点接地系统,其目的是为了降低电气设备绝缘水平,免除由于单相接地后继续运行而形成的不对称性。

2、工厂供电系统采用电压在1kv~35kv,如果工厂供电距离短,对地电容小(XC大)时,可以采用中性点不接地系统,单相接地电流小,这样出现单相接地故障时可以运行一段时间,提高了系统的稳定性和供电可靠性,对通讯干扰也小。但是如果供电线路较长,电网对地分布电容较大时,将使触电电流和单相接地漏电电流大大增加,所以应采用经消弧线圈接地。煤矿井下采用中性点不接地方式。

3、1kv以下的供电系统(380/220伏),除某些特殊情况下(井下、游泳池),绝大部分是中性点接地系统,主要是为了防止绝缘损坏而遭受触电的危险。现有的接地和保护系统有IT接地型式、TT接地型式、TN-C接地型式、TN-S接地型式、TN-C-S接地型式。

三、我国中压电网中性点接地情况分析

我国的中压电网以35KV、10KV、6KV三个电压等级应用较为普遍,我国电气设备设计规范中规定35KV电网如果单相接地电容电流大于10A,3KV10KV电网如果接地电容电流大于30A,都需要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,按规程规定电网可带单相接地故障运行2小时。从实际运行经验和资料表明,当接地电流小于10A时,电弧能自灭,因消弧线圈的电感的电流可抵消接地点流过的电容电流,若调节得很好时,电弧能自灭。对于中压电网中日益增加的电缆馈电回路,虽然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。在煤矿井下,因为空间狭窄,人与电器的接触比较频繁,另外又存在可爆炸性气体,所以我国煤矿安全规程规定煤矿井下变压器禁止中性点接地,同时禁止由地面中性点接地的变压器和发电机直接向井下供电。

四、我国低压电网中性点接地情况分析

我国低压电网主要是380/220伏系统,是农村、企业、学校的主要用电系统,特别是农村用电,我国农村大多经济发展比较落后,电力建设相对比较薄弱,用电安全就尤为重要,为了尽可能的减少触电伤亡事故。下面对低压用电系统的接线方式和保护措施进行分析:

1、IT系统的优缺点及适应性:接线特点是中性点不接地,设备采用外壳保护接地。该系统必须装设绝缘监视及接地故障报警或显示装置。主要优点是:单线触电电流小,易于脱离,因而不易造成人身触电重伤、死亡事故;保护接地的保护效果很好,能切实起到接地保护作用。缺点主要是:某相线接地后,其它相线对地电压升高到倍,中性线的对地电压升高到220V,此时将增加触电的可能性和危害程度;低压电网雷击时,因雷电流难以泄漏而出现雷击过电压,造成低压电网的绝缘击穿。该系统适应于没有中性线输出的纯动力用电处所。

2、TT系统的优缺点及其适应性:接线特点是中性点直接接地,设备外壳采用保护接地。主要优点是能抑制高压线与低压线搭连或配变高低压绕组间绝缘击穿时低压电网出现的过电压;对低压电网的雷击过电压有一定的泄漏能力;由于单相接地时接地电流比较大,可使保护装置(漏电保护器)可靠动作,及时切除故障。低压电器外壳接地的保护效果不及IT系统。该系统适应于有中性线输出的单、三相用电的较大的村庄。加装上漏电保护装置,可收到较好的安全效果。

3、TN-C系统的优缺点及其适应性:接线特点是中性点直接接地,用电设备外壳与中性线相接(即保护接零)。当发生碰壳故障时,单相短路电流可使该电器的短路保护装置动作,及时切除故障设备而避免触电事故的发生,所以比TT系统中电器外壳的接地保护的效果要好一些。其缺点是当发生中性线路断线时,可能使断路点下侧的所有接中性线的电器的外壳带电,因而增加人身触电的可能性。但根据农村用电具体情况,一旦中性线路断线是很危险的,所以农村集体电网供电的电气设备,应采用保护接地,不得采用保护接零。

4、TN-S系统的优缺点及适应性。接线特点是保护线与中性线分设,设备外壳与地线相接(即三相五线制)。TN-S系统具有TN-C系统的所有优点,且因保护线与中性线分设,避免了TN-C系统中由于中线断路会使断路点以下接中性线设备的外壳可能带电,而增加触电可能性的问题。缺点是由于增设了保护线而增加了投资,该系统适应于安全要求较高,经济条件较好的处所。适用于工业与民用建筑等低压供电系统

5、TN-C-S系统(又称伪三相五线制)的优缺点及适应性。当保护线与中性线从某点(一般为进户处)分开后就不能在合并。TN-C-S系统是对TN-C系统和TN-S系统的优缺点综合处理的一种接地型式,它既可在一定程度上满足安全要求较高的部分用户的安全性的需要,又可满足安全要求一般的部分用户的经济性的需要。现在住宅区的供电系统中选用此种系统的占大多数,部分用户对安全要求较高的村镇也可应用此系统。

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