供电系统和电气设备接地方式的组合称为接地制式。接地制式的选用与供电电压有关。
一、供配电系统中性点及其接地方式
1、中性点
供配电系统的中性点是指发电机、变压器的三相绕组接成星形的公共连接点。
2、供配电系统的接地方式
供配电系统接地方式分为两大类。
1)小接地电流系统
中性点不接地,包括经消弧线圈或高阻抗接地,称为小接地电流系统。
2)大接地电流系统
中性点直接接地或经低阻抗接地称为大接地电流系统。
二、高压系统的接地制式
高压系统接地采用最广泛的是中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。
1、中性点不接地系统
中性点不接地系统供电可靠性高,当发生单相接地故障时,不构成短路回路,接地电流不大,不必切除接地相,但非故障相对地电压升高为线电压,因此,对绝缘要求较高。
1)正常运行情况
消弧线圈是一个铁芯可调的电感线圈,其铁芯上套有绕组,绕组有若干个抽头,以便根据电网的不同情况调整消弧线圈的补偿电流。另外还有一个额定电压为110V,额定电流为10A的信号线圈。当电网中有接地故障时,信号线圈发出警告信号,并接通位于消弧线圈隔离开关旁边的信号灯,指示有接地故障存在或中性点对地电压过高,此时禁止操作隔离开关,否则会导致带负荷拉隔离开关的误操作。在消弧线圈的接地端还装有一个电流互感器,用来检测通过消弧线圈电流的大小。
2)消弧线圈的作用原理
消弧线圈安装在变压器的中性点上,正常运行时,电网三相接近对称,中性点对地电压近似为零,通过消弧线圈的电流很小;发生单相接地后,中性点电位漂移,故障点流过电容电流,消弧线圈中将产生一个与电容电流相位相反的电感电流进行补偿,使故障点电流降至10A以下,有利于防止弧光过零后重燃,达到灭弧的目的,降低高幅值过电压出现的几率,防止事故进一步扩大。当消弧线圈正确调谐时,不仅可以有效地减少产生弧光接地过电压的机率,还可以有效地抑制过电压的辐值,同时也最大限度地减小了故障点热破坏作用及接地网的电压等。
3)消弧线圈的补偿方式
(1)全补偿
lL=Ic,表明接地点的电容电流全部被补偿,接地点电流为零,这种情况称为全补偿。但全补偿的条件也是串联谐振的条件,电网容易产生串联谐振过电压,可能造成电气设备的损坏,故一般电网不采用全补偿方式。
(2)IL<Ic,电感电流不能完全补偿接地电容电流,因而在接地点仍有残余的电容电流,如数值较小,电流过零时电弧可自行熄灭。但当系统频率降低或运行方式改变需切除部分线路时,也可能形成串联谐振的条件,产生串联谐振过电压。因此一般也不采用欠补偿方式。
(3)过补偿
IL>Ic,补偿后的残余电流呈感性,不会出现串联谐振的情况。但残余电感电流不能太大,也不能太小,太大会在接地处产生间歇性电弧或稳定电弧;太小又将接近全补偿而引起串联谐振过电压。
4)经消弧线圈接地的应用范围
消弧线圈能有效地减小单相接地电流,迅速熄灭电弧,防止间歇性电弧引起的过电压,故广泛用于3~60kⅤ的电网。国家规定在中性点不接地的3~10kV系统中,当电容电流超过30A或在中性点不接地的35~60kV系统中,电容电流超过10A时,需采用经消弧线圈接地方式。
3、中性点直接接地系统
1)应用
大多数的110kV电网均采用中性点直接接地方式,以降低绝缘水平,减少设备和线路的投资。220kV及以上电压的电网,除存在对地电容外,还有较大的电晕损耗和泄漏损耗。因而接地电流中既有无功分量,又有有功分量,消弧线圈不能消除接地电流中的有功分量。因此,规定220kV及以上电压的电网中性点采用直接接地方式。
(1)中性点直接接地电网中发生单相接地故障时,中性点的电位仍保持为零,非故障相的对地电压仍为相电压,故对设备的绝缘没有危害,因而可降低设备的绝缘水平和造价。我国110kV及以上的电力网基本上都采用中性点直接接地。