电力系统中发电机中性点接地系统装置

　　摘要：为保证人身和设备的安全，有必要加强对电气设备中性点接地方式的研究，以便确定一个既安全可靠又有利经济运行的接地方式。我国低压系统接地方式有IT、TT、TN三种，其中IT系统和TT系统的设备外露可导电部分经各自的保护线直接接地(又称为保护接地)；TN系统的设备外露可导电部分经公共的保护线与电源中性点直接电气连接(又称接零保护)。

　　关键词：电力系统、发电机中性点接地系统

　　Abstract: to ensure the safety of the person and equipment, it is necessary to strengthen to the electrical equipment neutral-point earthing ways of the research, in order to ensure a safe and reliable and both favorable economic operation grounding method. Low pressure system in our country grounding method has IT, TT, TN three, of which IT system and the TT system equipments can be conductive part of the exposed their protection line directly grounded (also called the protection grounding); TN system equipment can be conductive part of the exposed the protection of the public and the power source line neutral directly electrical connections (also called by zero protection).

　　Key words: electric power system, generator neutral grounding system

　　为了人身和设备的安全，我们采取了以下措施：一是重新装设垂直接地体。二是将发电机的接地方式由TN改成IT，即拆出各台发电机的中性线，发电机外壳接地，使发电机由三相四线制运行改为三相三线制运行，使三次谐波分量形不成环流通路。

　　而设备的金属外壳有了保护接地后，由于人体电阻远比接地电阻大，在发生单项碰壳时，大部分的接地电流被接地装置分流，流经人体的电流很小，从而对人身安全起到保护作用。三是要加强接地电阻发电机和变压器绝缘电阻的测量。IT系统电源中性点对地绝缘或经高阻抗接地，且用电设备的金属外壳直接接地，称为三相三线制供电系统的保护接地；

　　TT系统电源中性点直接接地，用电设备的金属外壳亦直接接地，且与电源中性点的接地无关，称为三相四线制供电系统中的保护接地；TN系统在变压器或发电机中性点直接接地的380／220V三相四线低压电网中，将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接，称为三相四线制供电系统中的保护接零。

　　1.中性点不接地：当发生单相接地故障时，其故障电流就是发电机三相对地电容电流，当此电流小于5A时，并没有烧毁铁芯的危险。发电机中性点不接地方式，一般适用于小容量的发电机。

　　接入发电机中性点高电阻的大小，将影响发电机单相接地时健全相暂时过电压值。按运行机组的耐压值为1.5倍发电机额定电压，则健全相暂时过电压不宜超过2.6倍相电压。此时中性点接地电阻值为：

　　原边电压：

　　副边电压：

　　变比：

　　变压器容量：

　　（K1--过负荷系数，查曲线。按t=1h选取，1.9≤K1≤1.4）

　　变压器低压侧接入电阻值： （P--变压器总损耗，W）

　　忽略变压器损耗，得接地变二次侧电阻

　　电阻器短时通流（60s）：

　　2.中性点经单相电压互感器接地：实际上这也是一种中性点不接地方式，单相电压互感器仅仅用来测量发电机中性点的基波和三次谐波电压。这种接地方式能实现无死区的定子接地保护。

　　1.电容及电容电流计算

　　发电机定子绕组三相对地电容C ＝0.7242uF；

　　10kV母线长度为260m，每100m三相母线电容电流约为0.05A

　　0.05×2.6=0.13A即三相对地电容 C ＝0.06829uF

　　发电机出口至升压主变低压绕组间单相对地等值电容为C ＝0.2uF（经验值）；

　　4. 主变低压侧三相对地电容20470PF即0.02047 uF

　　5. 阻容参数：单相电容0.1 uF，三相为0.3 uF

　　发电机的三相对地总电容：C＝0.7242+0.06829+0.6+0.02047+0.3=1.71296uF

　　发电机系统电容电流为：

　　IC=ωCUfx×103=2πfCUfx×103=314×1.71296×10 ×10.5 ×103=3.26A

　　1、试验证明

　　发电机三相电流平衡，变压器和发电机绝缘电阻均合格，接地电阻为12Ω，略大于要求的0．5～4Ω，而变压器中性点电流高达250A，占额定电流的44％(标准为中性点电流不得超过额定电流的25％)，中性线电压达45V，超过安全电压36V，严重危害到人身和设备的安全，

　　2、试验原理探析

　　发电机的接地方式构成三次谐波电流回路和发电机外壳没有重复接地引起的。发电机电势波形决定于气隙磁通密度沿空间分布的形状。在实际的电机结构中，磁通密度不可能完全按正弦分布，除基波外，还存在着高次谐波。而高次谐波中三次谐波占主要部分。三次谐波的特点是A、B、C三相电势中谐波EAB3、EA3、EB3是同相的，基波的1个周期相当于三次谐波的3个周期(见图1)。

　　而在同步发电机的电动势中，除基波外，三次谐波的峰值最大，对发电机的定子电动势的影响也最大。而发电机一般采用Y型接线，当中性点不接地时，三次谐波电势都同时指向中性点或背向中性点，构不成电流回路，线电势始终为零(EAB3=EA3-EB3=0)(见图2)。

　　改成IT接地方式后，提高了发电机和变压器的安全经济运行，取得了以下效果：一是中性电流由250A降低到50A，而且消除了额外损耗；二是中性电压由45V降低到0V，解决了麻电问题，避免了触电危险；三是降低了发电机和变压器的温升，延长了使用寿命。