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中性点接地和中性点不接地有什么区别?

发布于:2024-04-02 09:18:02 来自:电气工程/电气工程施工

来源:筑龙电气

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     在电力系统中,中性点的运行方式千变万化,犹如一位舞者在舞台上展现着多种舞姿。有的选择保持神秘,不接地;有的则通过电阻,轻轻触碰地面;还有的借助消弧线圈,优雅地接地;更有的直接与大地相拥。在我国,这位舞者偏爱三种舞步:保持独立的不接地、与消弧线圈共舞的接地和毫无保留的直接接地。而在遥远的国度,小电阻接地系统如同当地的明星,备受瞩目。但在我国,它也只是初露头角,开始在部分地区展露才华。

中性点直接接地和中性点不接地的定义
    中性点是三相交流电系统中连接三相电源的中心点,其电位为接地电位。中性点直接接地(Neutral Grounding)是指将中性点与地面直接连接,而中性点不接地(Ungrounded)则是指中性点不与地面相连。

使用场景
1. 中性点直接接地
中性点直接接地的系统主要适用于需要快速检测故障位置的场合,例如高压电力传输、地铁等系统。
2. 中性点不接地
中性点不接地的系统主要适用于需要提高系统的可靠性和稳定性的场合,例如飞机、医院等对电压稳定性要求较高的场所。

以下分别就四种主要接地方式来对比分析:

1、中性点不接地(绝缘)的三相系统
     在理想情况下,当各相对地电容电流数值相等,相位相差120°时,它们的向量和为零,地面无电容电流通过,中性点对地电位保持为零,与地电位一致。这种情况下,中性点是否接地对各相对地电压无影响,系统处于平衡状态。
    然而,当中性点不接地系统的各相对地电容不相等时,即便在正常运行状态下,中性点的对地电位也会偏离零位,这种现象称为中性点位移。这通常是由于架空线路排列不对称且换位不完全所致。
     在中性点不接地的三相系统中,若发生一相接地,将会产生一系列影响。首先,未接地两相的对地电压将升高至线电压水平,即√3倍于相电压。因此,该系统的相对地绝缘水平必须按照线电压来设计。其次,尽管此时各相间电压大小和相位保持不变,三相系统平衡未受破坏,但仍不能长期接地运行,尤其是在发电机直接供电的电力系统中。因为未接地相对地电压的升高,长时间的一相接地可能导致两相短路。因此,这种系统通常需要安装绝缘监视或接地保护装置,以便在发生单相接地时及时发出信号,使值班人员能够迅速采取措施消除故障。一相接地系统允许继续运行的时间最长不得超过2小时。
     此外,接地点通过的电流为电容性电流,其大小为原来相对地电容电流的3倍。这种电容电流不易熄灭,可能在接地点引起弧光放电,导致周期性的熄灭和重新发生电弧。弧光接地的持续间歇性电弧十分危险,可能引发线路谐振并产生过电压,从而损坏电气设备或发展成相间短路。因此,在这种系统中,当接地电流大于5A时,发电机、变压器和电动机都应装设动作于跳闸的接地保护装置。
小结:
     从对电流和电压的影响角度看,中性点不接地的系统对接地故障的免疫力较强,因为在接地故障发生时,由于电荷无法释放,不会形成大量电流。但同时也会导致系统电压不稳定,因此需要安装低电压保护。
      而从安全的角度考虑,中性点不接地的系统对接地故障的免疫力较强,但如果接地故障未得到及时处理,仍有可能引起电气危险。

2、中性点经消弧线圈接地的三相系统
     在探讨中性点不接地三相系统时,我们了解到,尽管在发生单相接地故障时,系统仍能保持供电。然而,当单相接地故障电流超出一定阈值,比如在35kV系统中大于10A,或在10kV系统中大于30A时,供电将无法持续。为了弥补这一缺陷,人们引入了经消弧线圈接地的方式。如今,在35kV电网系统中,这种中性点经消弧线圈接地的方式得到了广泛应用。
    消弧线圈,这个充满智慧的装置,实际上是一个带有铁芯的可调电感线圈,被精心安置在变压器或发电机的中性点。当单相接地故障发生时,它能够产生一个与接地电容电流大小相近但方向相反的电感电流。这个电感电流滞后电压90°,与超前电压90°的电容电流形成互补,最终使得流经接地处的电流变得微乎其微,甚至趋近于零。这一神奇的过程,就像一位精巧的舞者,以优雅的步伐和姿态,巧妙地化解了接地处的电弧以及它可能带来的危害。这也是消弧线圈得名的由来。
    当电容电流与电感电流完全相等时,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;而当电容电流小于电感电流时,则称为过补偿。在实际应用中,我们通常倾向于采用过补偿的方式。这是因为过补偿能为消弧线圈提供一定的裕度,从而避免谐振现象的发生,防止产生过电压。这种策略就像是为系统穿上了一层护甲,使其在面临挑战时更加稳健和可靠。

3、中性点直接接地
     中性点直接接地的系统,乃是大电流接地系统的代表,其接地电流之强大,足以对电气设备造成潜在的破坏。然而,当故障袭来,继电保护系统会迅速作出反应,像英勇的守护者般,令开关跳闸,及时遏制住故障的蔓延。在我国,110kV及以上的电力系统,多采取这种直接接地的策略。
    不同等级的电力系统,中性点的接地方式亦有所不同,其选择原则犹如巧妙的舞者,随着电压等级的变化而优雅地调整步伐。220kV及以上的电力网,如同稳健的舞者,坚定地选择中性点直接接地;110kV接地网则如同灵活多变的舞者,大部分选择直接接地,少数则采用消弧线圈接地。
    对于20~60kV的电力网,其考虑更多的是供电的可靠性,于是它选择了更加稳妥的策略:经消弧线圈接地或不接地。然而,当单相接地电流超过10A时,为求稳定,它会选择经消弧线圈接地的方式。
     而3~10kV的电力网,其决策则更加复杂。供电的可靠性与故障的后果,如同天平的两端,需要仔细权衡。因此,它多采用中性点不接地的方式。但当电网电容电流大于30A时,为求安全,它也会选择经消弧线圈接地或经电阻接地的方式。
     至于1kV以下的220/380V三相四线制低压电力网,其安全性能是首要考虑的因素。因此,它采用了中性点直接接地的方式,有效防止了一相接地时换线超过250V的危险电压。而在一些特殊场所,如爆炸危险场所或矿下,为了确保安全,中性点可能选择不接地,同时配备击穿熔断器,以防止高压窜入低压所带来的潜在危险。
小结:
      从对系统电流和电压影响的角度看,在中性点直接接地的情况下,接地故障时会产生大量电流,导致设备损坏或甚至引起火灾。因此,需要安装过流保护装置,以限制电流过大的情况。 同时,由于中性点与地面相连,若地电阻较小时,会影响系统电压稳定性。
      从安全性的角度看,由于接地故障会造成大量电流,中性点直接接地的系统会存在一定的安全隐患。同时,地电阻变化会导致系统电压波动,进一步影响系统的安全性。

4、中性点接地的优越性
     在220/380V三相四线制的低压配电网络中,配电变压器的中性点大多采取工作接地措施,此举富含深意,颇具匠心。它像一座稳固的瞭望塔,时刻守护着电网的安宁。首先,在正常供电的情境下,中性点的接地维持了相线对地电压的恒定,如同一位巧手的织女,巧妙编织出220V与380V这两种不同的电压,满足了单相与三相设备的用电需求,无论是照亮生活的电灯,还是驱动机械的电动机,都能得到恰如其分的动力。
     再者,若中性点未接地,单相接地时,其余两相的对地电压会骤升至相电压的数倍,如同狂风中的巨浪,让人难以应对。而当中性点接地后,其余两相的对地电压则维持在相电压水平,如同春风拂面,温和而宜人。这不仅降低了人体的接触电压,也减轻了电气设备的绝缘压力,为制造与降低成本创造了条件。
    此外,中性点的接地还能有效避免高压电窜入低压侧的危险。一旦高低压线圈间的绝缘受损,引发严重漏电甚至短路,接地装置便能迅速构建闭合回路,触发上级保护动作,切断电源,守护低压侧工作人员与设备的安全。因此,低压电网的配电中性点接地,如同守护神一般,守护着电网的平稳运行。
     而中性点,又有电源中性点与负载中性点之分,它们在三相电源或负载按Y型联接时才会出现。电源中性点,是三相线圈首尾相连的共同点,如同大树的根基,为整个电网提供支撑;由电源中性点引出的导线则称中性线,如同枝繁叶茂的树枝,为电网输送动力。在三相四线制中,中性点接地时称为零线,不接地时则称为中线。
     为了确保电网的安全运行,配电系统还采取了三点共同接地的措施。即将变压器的中性点、外壳以及避雷器的接地引下线共同连接于一个接地装置,如同三位勇士联手守护,共同抵御过电压的侵袭。当电网遭受雷击时,避雷器迅速动作,将变压器外壳上的电压限制在避雷器的残压内,有效降低了接地体上的电压,保护了电网的安全。
    据上可见,配电变压器的中性点接地措施,不仅确保了电网的稳定运行,还为我们的生活带来了光明与动力。它如同一位智慧的工程师,精心设计了电网的每一个角落,让我们的生活更加美好。
     综上所述,中性点直接接地和中性点不接地区别很明显,但也各有优缺点,应根据不同的使用场景选择合适的系统,并加强安全防护工作。  

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这个家伙什么也没有留下。。。

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