发电机中性点接地作用，发电机中性点接地的方式
【发电机中性点接地作用，发电机中性点接地的方式】
为确保发电机的安全运行，一般会选择发电机中性点接地，中性点接地叫工作接地，可以加强低压系统电位的稳定性，发电机中性点为什么要接地，发电机中性点接地的几种方式，一起来了解下。
即然谈到了发电机中性点接地的问题，这里酷爱电子网小编也来个科谱也好，即先谈谈【什么是发电机中性点】。
发电机的中性点是什么?
三相交流发电机的三个绕组的尾段连接在一起引出，这就是三相发电机的中性点。
发电机（英文名称：Generators）是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。
发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。
因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。
三相交流发电机的三个绕组的尾段连接在一起引出，这就是三相发电机的中性点。
三相星形接线的发电机，将三相绕组的同名尾端相接在一起，形成中性点，有的接地，有的不接地。
什么是发电机中性点接地？
三相发电机以Y形输出时才有中性点接地的说法。
由于下述原因发电机中性点要采用不同的接地方式：
发电机及发电机端所连设备和装置存在大小不等的对地电容，当发电机绕组发生单相接地等不对称故障时，接地点流过的故障电流即上述对地电容电流。该电流一般仅数安或数十安。发生故障时，故障处电弧时断时续，产生间歇性弧光过电压，这将损伤发电机定子绝缘，造成匝间或相间短路，扩大事故范围，严重的将烧伤定子铁芯。
当发电机端外部元件发生单相接地故障等不对称性故障时，同发电机内部接地故障一样，或由于弧光过电压，或由于电容电流超过一定数值，将对发电机和其它设备造成损害。由于上述原因，发电机中性点要采取不同的接地方式，主要目地是防止发电机及其它设备遭受不对称故障的危害。
具体有以下几方面:
1.当发电机外部故障时，限制定子一点接地时最大接地电流从而限制定子线圈的机械应力。
2.限制故障点电流或故障时间，把故障点的损伤控制到最小。
3.限制故障时的稳态和暂态过电压大小在安全数值以下，防止设备绝缘遭受破坏。
4.提供选择性好、灵敏度高的接地保护，以便在定子一点接地时，能准确地发出接地信号或有选择地断开故障发电机。
一、发电机中性点接地作用
中性点接地叫工作接地：是指发电机、变压器的中性点接地，主要作用是加强低压系统电位的稳定性，减轻由于一相接地，高低压短接等原因产生过电压的危险性。
中性点接地和不接地的比较。
按照标准，400V电网有中性点不接地、接地、中性线重复接地三中运行方式，具体实施中也是各择其需，各择其好。这三种方式各有优缺点，哪个更好一点？只能从需要角度看，满足了使用需求就是好的。例如，假定某电网要使用漏电保护器，那么电网中性点就必须接地，而且只能中性点一点接地。因为只有这样才能满足使用漏电保护器的要求。再例如，假定某电网的一些用电设备有特殊要求，电网中性线必须重复可靠接地，那么成本再高也只有这样做。
中性点不接地系统的缺点是会造成中性点偏移，影响电压质量的稳定，但中性点不接地系统的优点也是明显的。
1、由于电网不接地，电网安装支撑物避免了常年承受电网电压，大大降低了电网安装支撑物因常年承压而击穿，形成接地点的机率。
2、由于正常时电网不接地，当电网相线偶尔发生接地时，形不成大的泄漏电流。因此用电损耗小，造成触电伤亡，漏电火灾的可能性也小。
3、由于正常时电网不接地，当电网偶尔出现接地时，这个信息很容易被监测出来，这样就为实施网地绝缘监控铺平了道路。
我们国家110KV及以上系统普遍采用中性点直接接地系统（即大电流接地系统）。
35KV、10KV系统普遍采用中性点不接地系统或经大阻抗接地系统（即小电流接地系统）
380V/220V低压配电系统按保护接地的形式不同可分为：IT系统、TT系统和TN系统。
IT系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。即：过去称三相三线制供电系统的保护接地。
TT系统的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。即过去的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。即过去的三相四线制供电系统中的保护接零。
TN系统的电源中性点直接接地，并有中性线引出。按其保护线形式，TN系统又分为：TN-C系统、TN-S系统和TN-C-S系统等三种。
（1）TN-C系统(三相四线制)，该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的，该线又称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线，缺点是三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。
（2）TN-S系统就是三相五线制，该系统的N线和PE线是分开的，从变压器起就用五线供电。它的优点是PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N线与PE线分开，N线断开也不会影响PE线的保护作用。
③TN-C-S系统(三相四线与三相五线混合系统)，该系统从变压器到用户配电箱式四线制，中性线和保护地线是合一的；从配电箱到用户中性线和保护地线是分开的，所以它兼有TN-C系统和TN-S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所。
二、发电机中性点接地的几种方式
发电机中性点几种接地方式及各自特点：
发电机的中性点，主要采用不接地、经消弧线圈接地、经电阻或直接接地三种方式。
1、发电机中性点不接地方式:当发电机单相接地时，接地点仅流过系统另两相与发电机有电气联系的电容电流，当这个电流较小时，故障点的电弧常能自动熄灭，故可大大提高供电的可靠性.当采用中性点不接地方式而电容电流小于5安时，单相接地保护只需利用三相五柱电压互感器开口侧的另序电压给出信号便可以.中性点不接地方式的主要缺点是内部过电压对相电压倍数较高。
2、发电机中性点经消弧线圈接地:当发电机电容电流较大时，一般采用中性点经消弧线圈接地，这主要考虑接地电流大到一定程度时接地点电弧不能自动熄灭.而且接地电流若烧坏定子铁芯时难以修复.中性点接了消弧线圈后，单相接地时可产生电感性电流，补偿接地点的电容电流而使接地点电弧自动熄灭，
3、发电机中性点经电阻或直接接地:这种方式虽然单相接地较为简单和内部过电压对相电压的倍数较低，但是单相接地短路电流很大，甚至超过三相短路电流，可能使发电机定子绕组和铁芯损坏，而且在发生故障时会引起短路电流波形畸变，使继电保护复杂化。
三、发电机中性点的主要作用
中性点变压器通常一次侧串联入发电机中性点接地线，二次侧连一个小电阻，这样一来，一方面，二次侧的小电阻可以使得一次侧呈高阻抗，限制发电机接地电流；另一方面，二次侧可以为发电机保护继电器提供相关信号，为继电器保护动作提供判据。
发电机中性点运行方式有中性点不接地、小阻抗接地、高阻抗接地、消弧线圈接地。
不同的发电机中性点运行方式对不同的发电机定子接地方式的保护效果影响很大，其中的外部注入低频定子接地保护，能够适应各种不同中性点接地的发电机，不但能够反映定子绕组的接地故障，而且能够反映定子绕组回路对地绝缘降低。
四、发电机中性点接地的几种方式及优缺点
发电机中性点接地的五种方式
随着电力系统发电机装机容量和单机容量由小到大的不断快速增大，发电机中性点的接地方式经历了以下五种方式的变化和发展：
①中性点直接接地；
②中性点经低阻抗接地；
③中性点不接地；
④中性点经高电阻（发电机中性点接地电阻柜）接地；
⑤中性点经消弧线圈（谐振）接地。
发电机中性点接地方式优缺点
第①、②两种接地方式，使用在电力系统发展初期，其明显的缺点是，当在发电机内部发生单机接地故障时，即使继电保护能够快速动作跳开发电机，由于暂态电流和稳态电流太大，严重烧损铁芯，其破坏作用远远超过 倍的工频过电压。所以世界各国现已基本废弃不用。
对于第③种不接地方式，由于发电机的中性点不接地运行，当定子绕组发生单相接地时，流过故障点的电流仅为很小的电容电流，有效地限制了接地电流的破坏作用。到目前为止我国、前苏联及一些其他国家的电容电流较小的发电机，中性点仍采用这一不接地方式。
但是，随着机组容量的增大和运行电压的升高，当电容电流接近或达到某一临界值时，接地电弧不能自行熄灭。（酷爱电子网 www.diangongbao.com）电弧接地过电压又会产生新的危害。随着机组容量的增大，铁芯烧损后果严重，允许的接地故障电流日趋减少。所以这一不接地方式的应用，受到接地电容电流的限制。
对于300MVA及以上的大容量发电机组，目前世界各国普遍采用的是第④种或第⑤种接地方式。采用第④接地方式，中性点经高电阻接地的主要目的，是限制接地电弧重燃、中性点出现的积累性电压升高，从而降低电弧接地过电压。发电机中性点经高电阻接地方式有许多方案，其中以单相配电变压器电阻的方案为最优。配电变压器二次侧所接的电阻为一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暂态过电压，但因此也增大了接地电流，这就要求当发电机定子绕组发生单相接地故障时能迅速切除机组。
由于此种装置简单且易于配置，故得到广泛的应用，在西方欧美国家已经形成一种使用惯例，在国内许多大型汽轮发电机组和水轮发电机也都采用配电变压器的接地方式。但是这种接地方式的缺点是无法减小接地电容电流，而是增大接地故障电流。因此对于大电容电流发电机，接地故障电流数倍乃至十数倍地超过发电机的安全接地电流，暂态接地电流更大，即使短时间跳开故障的发电机铁芯迭片的熔化焊接现象也很难避免，这种接地方式就难于适用了。
在我国对于电容电流高达18-24A的水轮发电机，通常采用第⑤接地方式，即中性点经消弧线圈接地方式，以便将接地故障电流保持在较低的水平。
世界上第一台消弧线圈（谐振）接地方式，于1917年在德国Pleidelsheim电厂发电机的中性点投入运行。随着理论和实践的不断充实，谐振接地逐渐在世界各地得到了广泛的应用。我国和前苏联大容量的水轮和汽轮发电机，以及欧洲的部分发电机和美国新英格兰电力系统中的所有发电机，中性点全部经消弧线圈接地运行，长期以来效果良好。谐振接地方式已经成为足以与高电阻接地方式匹敌的另一大分支。美国AIEE旋转电机专业委员会曾经在“同步发电机系统接地方式应用指南”中，明确指出了发电机中性点谐振接地方式具有限制暂态过电压等优点。
事例：宝钢4号发电机的接地方式
对于大容量发电机，尽管消弧线圈的接地方式在国内大电容电流发电机上得到一定的应用，但是消弧线圈的接地方式还存在以下不利因素：
（1）参数选择须考虑因素较多。如果没有经过全面地分析计算，选定的参数不合适，将会使发电机三相对地电压长期有较大偏移，甩负荷时，电压偏移更大。
（2）潜在的过电压危险。研究表明，当故障点发生在电网侧时，零序电压经耦合电容传递到发电机侧，若采用过补偿方式，传递过电压可能趋向无穷大，将威胁发电机安全。而完全补偿方式，又会出现人们所担心的谐振过电压。
因而，从理论上，经消弧线圈接地方式应该是欠补偿方式。然而，在实际应用中过补偿方式却运用最多。另外，在发电机组启、停及甩负荷等过程中，如果再出现接地或二次重燃，将会有较大的暂态过电压。确分析暂态过电压的大小，是十分困难的，国内外都只是通过仿真进行模拟估算，在消弧线圈内阻较小，脱谐度很小时，间歇电弧会产生危险的过电压。
（3）保护配置比较复杂，需要增设高压侧零序制动电压，以防止保护误动。
宝钢电厂现有的4台发电机组，都采用了中性点经高电阻接地方式，有着长期的运行维护经验；西门子公司也推荐使用高电阻接地方式。
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