在電力系統中,中性點以多種方式運作,就像舞者在舞台上表演多支舞蹈一樣。 有些人選擇保持神秘和不接地氣; 有的通過阻力輕輕接觸地面; 其他的則在消弧線圈的幫助下優雅地接地; 其中一些直接被地球所擁抱。 在我國,這位舞者更喜歡三種舞步:不接地以保持獨立,接地以帶電弧抑制線圈跳舞,以及毫無保留地直接接地。 而在遙遠的國家,小小的電阻接地系統就像一顆當地的星星,吸引著人們的目光。 但在我們國家,它才剛剛興起,並開始在某些領域展示其才華。
1.中性點無接地(絕緣)的三相系統
在理想情況下,當相對電容電流的值相等且相差120°時,它們的向量和為零,沒有電容電流通過地面,中性點對地電位保持為零,這與接地電位一致。 在這種情況下,中性點是否接地對相對接地電壓沒有影響,系統處於平衡狀態。 但是,當中性點的相對接地電容不相等時,即使在正常工作時,中性點的接地電位也會偏離零位,這稱為中性點位移。 這通常是由於架空線路的不對稱布置和不完全換位造成的。 在中性點未接地的三相系統中,單相接地會產生一系列影響。 首先,未接地的兩相對地電壓將上公升到線路電壓水平,即相電壓的 3 倍。 因此,系統的相對絕緣等級必須根據線路電壓進行設計。 其次,雖然此時相間的電壓和相位保持不變,並且三相系統的平衡不受干擾,但仍然不能長時間對地執行,特別是在發電機直接供電的電力系統中。 由於未接地的電壓增加,長期單相接地可能會導致兩相短路。 因此,此類系統通常需要安裝絕緣監控或接地保護裝置,以便在發生單相接地時發出訊號,使值班人員能夠迅速採取行動消除故障。 單相接地系統允許連續執行的最長時間不得超過2小時。 此外,通過接地點的電流是容性電流,是原始相對電容電流大小的三倍。 這種容性電流不容易熄滅,可能會在接地點引起電弧放電,從而導致週期性熄滅和再電弧。 電弧接地處的連續、間歇性電弧是危險的,會導致線路諧振並產生過電壓,從而損壞電氣裝置或產生相間短路。 因此,在該系統中,當接地電流大於5A時,發電機、變壓器和電動機應配備跳閘時作用的接地保護裝置。 2.中性點通過滅弧線圈接地的三相系統
在中性線不接地的三相系統的情況下,我們了解到,儘管發生單相接地故障,系統仍將保持供電。 但是,當單相接地故障電流超過一定閾值時,例如35kV系統中大於10A或10kV系統中大於30A時,電源將不可持續。 為了彌補這一缺點,人們引入了通過消弧線圈進行接地的方法。 如今,在35kV電網系統中,這種通過消弧線圈將中性點接地的方法已得到廣泛應用。
消弧線圈,這種智慧型裝置,實際上是乙個帶有鐵芯的可調電感線圈,小心地放置在變壓器或發電機的中性點。 當發生單相接地故障時,它能夠產生與接地電容器電流相似但方向相反的電感電流。 這個90°的電感電流滯後電壓與90°的引線電壓相輔相成,最後流過地的電流可以忽略不計,甚至接近於零。 這個神奇的過程,就像乙個精緻的舞者,以優雅的步伐和手勢,巧妙地化解了接地的弧線及其可能帶來的危險。 這也是消弧線圈名稱的由來。
當電容電流正好等於電感電流時,我們稱之為全補償; 當電容電流大於電感電流時,稱為欠補償; 當電容電流小於電感電流時,稱為過補償。 在實踐中,我們通常更喜歡過度補償。 這是因為過補償為消弧線圈提供了餘量,以避免諧振和過壓。 這種策略就像在系統上塗上一層盔甲,使其在面對挑戰時更加強大和可靠。
3、中性點直接接地。
中性點直接接地的系統是大電流接地系統的代表,其接地電流強到足以對電氣裝置造成潛在損壞。 然而,當故障發生時,繼電保護系統會迅速做出反應,並像英勇的守護者一樣跳閘開關,及時遏制故障的蔓延。 在我國,110kV及以上的電力系統採用這種直接接地策略。 不同等級的電力系統在中性點有不同的接地方式,選型原理就像乙個聰明的舞者,隨著電壓等級的變化而優雅地調整節奏。 220kV及以上的電網,像穩重的舞者,堅定地選擇中性點直接接地; 110kV接地網就像乙個柔性舞者,大部分選擇直接接地,少數採用消弧線圈接地。 對於20 60kV電網,它更關心電源的可靠性,因此選擇更謹慎的策略:通過消弧線圈接地或不接地。 但是,當單相接地電流超過10A時,它會選擇通過消弧線圈接地以保持穩定。 對於3 10kV電網,決策更為複雜。 電源的可靠性和故障的後果,就像天平的兩端一樣,需要仔細權衡。 因此,它大多採用中性點,不接地的方式。 但是,當電網的電容電流大於30A時,為了安全起見,也會選擇通過消弧線圈接地或電阻接地。 至於220 380V三相四線制1kV以下的低壓電網,其安全效能是首要考慮因素。 因此,它採用中性點直接接地方式,有效防止相位接地時變化超過250V的危險電壓。 在一些特殊的地方,如最危險的地方或礦井,為了保證安全,中性點可以選擇不接地,同時裝有擊穿保險絲,防止高壓進入低壓造成的潛在危險。 4、中性點接地的優越性
在220 380V三相四線制低壓配電網中,配電變壓器的中性點大多採取工作接地措施,意義深遠,獨具匠心。它就像一座堅固的瞭望塔,時刻守護著電網的和平。 首先,在正常供電的情況下,中性點的接地保持相線對地的恆定電壓,就像乙個熟練的織女,巧妙地編織了220V和380V兩種不同的電壓,以滿足單相和三相裝置的用電需求,無論是照亮生活的燈, 或者驅動機械的電機,可以獲得恰到好處的功率。另外,如果中性點不接地,當單相接地時,其他兩相對地的電壓會急劇上公升到相電壓的幾倍,就像強風中的巨浪一樣,難以對付。 中性點接地後,其餘兩相的地電壓保持在相電壓電平,如春風般柔和宜人。 這不僅降低了人體的接觸電壓,而且降低了電氣裝置的絕緣壓力,為製造和降低成本創造了條件。 此外,中性點的接地可以有效避免高壓電流入低壓側的危險。 一旦高低壓線圈之間的絕緣層損壞,造成嚴重漏電甚至短路,接地裝置可以迅速形成閉環,觸發上級保護動作,切斷電源,保護低壓側工作人員和裝置的安全。 因此,低壓電網的配電中性點接地,像守護神一樣,守護著電網的平穩執行。 中性點分為電源的中性點和負載的中性點,只有當三相電源或負載連線成Y形時才會出現。 電源的中性點是端到端連線的三相線圈的公共點,就像一棵大樹的根基,為整個電網提供支撐; 從電源的中性點引出的導體稱為中性線,它就像一根枝繁葉茂的樹枝,將電力輸送到電網。 在三相四線制中,當中性點接地時,稱為中性線,不接地時稱為中性線。 為保證電網安全執行,配電系統還採取了三點共接地措施。 也就是說,變壓器的中性點、外殼和避雷器的接地引線連線到接地裝置,就像三個戰士一起工作以防止過電壓的入侵一樣。 當電網被雷擊時,避雷器迅速作用,將變壓器外殼上的電壓限制在避雷器的殘餘電壓內,有效地降低了接地體上的電壓,保護了電網的安全。 綜上所述,配電變壓器的中性點接地措施不僅保證了電網的穩定執行,還為我們的生活帶來了光明和電力。 它就像乙個聰明的工程師,精心設計電網的每乙個角落,讓我們的生活更美好。 電氣工程師