中性点不接地的电力系统优化方案

我国3～60kV的电力系统通常采用中性点不接地运行方式。中性点不接地的电力系统正常运行时的电路图和相量图如图1-8所示。各相导线之间，导线与大地之间都有分布电容，为了便于分析，假设三相电力系统的电压和线路参数都是对称的，把每相导线的对地电容用集中电容C表示，并忽略导线相间分布电容。

图1-8　中性点不接地电力系统正常运行时的电路图和相量图

a）电路图　b）相量图

系统正常运行时，由于三相电压是对称的，三相导线对地电容电流也是对称的，其有效值为（为各相相电压有效值），所以三相电容电流相量之和等于零，地中没有电容电流。此时，各相对地电压等于各相的相电压，电源中性点对地电压等于零。

如果系统发生单相（如A相）接地故障时，如图1-9a所示，则故障相（A相）对地电压降为零，中性点对地电压，即中性点对地电压由原来的零升高为相电压，此时，非故障相（B、C两相）对地电压分别为

图1-9　中性点不接地系统发生A相接地故障时的电路图和相量图

a）电路图　b）相量图

式（1-11）说明，此时B相和C相对地电压升高为原来的倍，即变为线电压，如图1-9b所示。但此时三相之间的线电压仍然对称，因此用户的三相用电设备仍能照常运行，这是中性点不接地系统的最大优点。但是，发生单相接地后，其运行时间不能太长，以免在另一相又发生接地故障时形成两相接地短路。因此，我国有关规程规定，中性点不接地系统发生单相接地故障后，允许继续运行的时间不能超过2h，在此时间内应设法尽快查出故障，予以排除。否则，就应将故障线路停电检修。(www.xing528.com)

当A相接地时，流过接地点的故障电流（电容电流）为B、C两相的对地电容电流之和，但方向相反，即

从图1-9b相量图可知，由和产生的和C分别超前它们90°，大小为正常运行时各相对地电容电流的倍，而B，因此，短路点的接地电流有效值为

即单相接地的电容电流为正常情况下每相对地电容电流的3倍，且超前于故障相电压。

由于线路对地电容C很难准确确定，因此单相接地电容电流通常按下列经验公式计算：

式中，为电网的额定线电压（kV）；为同级电网具有电气联系的架空线路总长度（km）；为同级电网具有电气联系的电缆线路总长度（km）。

必须指出，中性点不接地系统发生单相接地故障时，接地电流将在接地点产生稳定的或间歇性的电弧。若接地点的电流不大，在电流过零值时电弧将自行熄灭；当接地电流大于30A时，将形成稳定电弧，成为持续性电弧接地，这将烧毁电气设备并可引起多相相间短路；当接地电流大于5～10A而小于30A时，则有可能形成间歇性电弧，这是由于电网中电感和电容形成了谐振回路所致，间歇性电弧容易引起弧光接地过电压，其幅值可达（2.5～3，将危及整个电网的绝缘安全。

因此，中性点不接地系统仅适用于单相接地电容电流不大的小电网。目前我国规定中性点不接地系统的适用范围是：单相接地电流不大于30A的3～10kV电力网和单相接地电流不大于10A的35～60kV电力网。