第一節(jié)　電力系統(tǒng)概述

一、電力系統(tǒng)的組成

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等設(shè)施所構(gòu)成的整體。電力系統(tǒng)的組成可用圖1-1的示意圖說明。

發(fā)電廠將其他形式的能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋８鶕?jù)能源的來源不同，發(fā)電廠分為火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠等，此外還有地?zé)犭姀S、風(fēng)力發(fā)電廠、潮汐電廠和太陽能發(fā)電廠等。發(fā)電機(jī)一般采用三相同步發(fā)電機(jī)，額定電壓多為10.5kV。為實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸電，每臺發(fā)電機(jī)都配有相應(yīng)的升壓變壓器，組成發(fā)電機(jī)-變壓器組。

電力網(wǎng)簡稱電網(wǎng)，包含電力系統(tǒng)中的輸電、變電和配電三個環(huán)節(jié)，是將各電壓等級的輸電線路、配電線路和各種類型的變電所連接而成的網(wǎng)絡(luò)。輸電線路的作用是輸送電能，其特點(diǎn)是電壓較高、線路較長。配電線路的作用是分配電能，其特點(diǎn)是電壓較低、線路較短。國家規(guī)定的電網(wǎng)額定電壓等級有：750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、10kV、6kV和25kV等。電網(wǎng)按其規(guī)模主要分為地區(qū)電網(wǎng)和區(qū)域電網(wǎng)。地區(qū)電網(wǎng)多限于一個地區(qū)或一個省，電壓等級為110～220kV；區(qū)域電網(wǎng)由幾個地區(qū)或幾個省聯(lián)合而成，電壓等級為330～500kV。

變電所的作用是變換電壓、調(diào)整電壓、集中電能、分配電能和控制電能。按變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，一般把變電所分為以下三種。

①樞紐變電所。如圖1-1中的S1、S2。樞紐變電所通常有兩個及以上的電源匯集，進(jìn)行電能的分配和交換，形成電能的樞紐。這類變電所規(guī)模較大，采用三繞組變壓器以獲得不同級別的電壓，送到不同距離的地區(qū)。

②區(qū)域變電所。如圖1-1中的S3。區(qū)域變電所的作用是供給一個地區(qū)用電，通常也采用三繞組變壓器，高壓受電，中壓轉(zhuǎn)供，低壓直配。

③用戶變電所。如圖1-1中的S4、S5。用戶變電所屬于電力系統(tǒng)的終端變電所，直接給用戶供電，通常采用雙繞組變壓器。電氣化鐵道牽引變電所就屬于用戶變電所。

電力系統(tǒng)運(yùn)行時應(yīng)達(dá)到以下基本要求。

①保證安全、可靠、連續(xù)地對用戶進(jìn)行供電，完成年發(fā)電量計劃。

②保證電能質(zhì)量，電壓和頻率都不能超過規(guī)定的范圍。

③保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在電能生產(chǎn)、輸送和分配過程中應(yīng)盡量做到消耗少、效率高、成本低。

二、供電質(zhì)量指標(biāo)

1.電力系統(tǒng)的額定電壓

為了便于電器制造業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，國家規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電壓等級系列。在設(shè)計時，應(yīng)選擇最合適的額定電壓等級。所謂額定電壓，就是某一用電設(shè)備（電動機(jī)、電燈等）、發(fā)電機(jī)和變壓器等在正常運(yùn)行時具有最大經(jīng)濟(jì)效益的電壓。

中國規(guī)定的額定電壓，按電壓高低和使用范圍分為三類。

第一類額定電壓是100V及以下的電壓等級，主要用于安全照明、蓄電池及開關(guān)設(shè)備的直流操作電壓。直流為6V、12V、24V、48V，交流單相為12V和36V，三相線電壓為36V。

第二類額定電壓是100～1000V之間的電壓等級。這類額定電壓應(yīng)用最廣、數(shù)量最多，如動力、照明、家用電器和控制設(shè)備等。

第三類額定電壓是1000V及以上的高電壓等級，如表1-1所示，主要用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電設(shè)備和用電設(shè)備。

（1）用電設(shè)備和線路的額定電壓

當(dāng)電力系統(tǒng)中通過負(fù)荷電流時，輸電線路和變壓器繞組上總存在一定的電壓損失，線路從首端至末端的電壓損失約為額定電壓的5％，變壓器繞組上的電壓損失也約為額定電壓的5％。通常，用電設(shè)備的工作電壓允許在0.95～1.05倍額定電壓范圍內(nèi)變化。

為保證線路末端的用電設(shè)備的工作電壓在允許范圍內(nèi)波動，就必須提高線路首端的電壓，以補(bǔ)償線路首端的變壓器繞組和線路上的電壓損失。因此，對于某一電壓等級例如110kV的輸電線路，其末端的額定電壓為110kV，而其首端的額定電壓卻為121kV，即首端的額定電壓比末端的額定電壓高10％。將線路首端的額定電壓和線路末端的額定電壓的平均值，稱為線路的平均額定電壓，即

式中　Uav——線路的平均額定電壓，kV；

UN首——線路首端的額定電壓，kV；

UN末——線路末端的額定電壓，即線路的額定電壓，kV；

UN——線路的額定電壓，kV。

因此，用電設(shè)備的額定電壓就是輸電線路的額定電壓。輸電線路的額定電壓實際上是指線路末端的額定電壓，而線路首端的額定電壓要比線路的額定電壓高10％。

（2）發(fā)電機(jī)的額定電壓

由于電力線路允許的電壓損耗為±5％，即整個線路允許有10％的電壓損耗，因此為了維護(hù)線路首端與末端平均電壓的額定值，線路首端（電源端）電壓應(yīng)比線路額定電壓高5％，而發(fā)電機(jī)是接在線路首端的，所以規(guī)定發(fā)電機(jī)的額定電壓高于同級線路額定電壓5％，用以補(bǔ)償線路上的電壓損耗。

（3）變壓器的額定電壓

當(dāng)電力變壓器的原邊繞組直接與發(fā)電機(jī)相連時（發(fā)電廠升壓變壓器），其原邊繞組的額定電壓應(yīng)與發(fā)電機(jī)額定電壓一致，即高于同級線路額定電壓5％，如表1-1中變壓器原邊繞組的額定電壓有3kV及3.15kV、6kV及6.3kV、10kV及10.5kV。

當(dāng)電力變壓器的原邊繞組直接連在線路上時，變壓器接受電能，可視為線路上的用電設(shè)備，其額定電壓就是輸電線路的額定電壓。

變壓器次邊繞組的額定電壓是指變壓器原邊繞組接上額定電壓而次邊繞組開路時的電壓，即空載電壓。但變壓器在滿載運(yùn)行時，次邊繞組內(nèi)約有5％的阻抗電壓降。因此，如果變壓器的負(fù)載側(cè)供電線路很長（例如較大容量的高壓線路），則考慮變壓器次邊繞組額定電壓時，不僅要考慮補(bǔ)償變壓器次邊繞組本身5％的阻抗電壓降，還要考慮變壓器滿載時的輸出的電壓即線路首端應(yīng)高于線路額定電壓的5％的要求，此時變壓器次邊繞組的額定電壓要比線路額定電壓高10％；如果變壓器負(fù)載側(cè)供電線路不長（例如為低壓線路或直接供電給高、低壓用電設(shè)備的線路），則考慮變壓器次邊繞組的額定電壓時，只需考慮補(bǔ)償變壓器內(nèi)部5％的阻抗電壓降即可，此時次邊繞組額定電壓可只比線路額定電壓高5％，如表1-1中變壓器次邊繞組的額定電壓有3.15kV、6.3kV、10.5kV。

2.電能的電壓質(zhì)量指標(biāo)

（1）電壓偏差

電壓偏差是指用電設(shè)備的實際工作電壓與額定電壓的差值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的供電電壓允許偏差參見表1-2。

加在用電設(shè)備上的電壓在數(shù)值上偏移額定值后，對于感應(yīng)電動機(jī)，其最大轉(zhuǎn)矩與端電壓的平方成正比，當(dāng)電壓降低時，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩顯著減小，以致轉(zhuǎn)差增大，從而使定子、轉(zhuǎn)子電流都顯著增大，引起溫升增加，絕緣老化加速，甚至燒毀電動機(jī)；而且由于轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，導(dǎo)致生產(chǎn)效益降低，產(chǎn)量減少，產(chǎn)品質(zhì)量下降。反之，當(dāng)電壓過高，激磁電流與鐵損都大大增加，引起電動機(jī)的過熱，效率降低。對電熱裝置，這類設(shè)備的功率與電壓平方成正比，所以電壓過高將損傷設(shè)備，電壓過低又達(dá)不到所需溫度。電壓偏移對白熾燈影響顯著，白熾燈的端電壓降低10％，發(fā)光效率下降30％以上，燈光明顯變暗；端電壓升高10％時，發(fā)光效率將提高1/3，但使用壽命將只有原來的1/3。

（2）電壓波動

電壓波動是指急劇的電壓變化，通常用電壓有效值的最大值與最小值的差值表示，一般寫成百分?jǐn)?shù)的形式。

（3）三相電壓的不對稱性和波形的非正弦性

在電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷中，有很大一部分是沖擊性負(fù)荷和整流性負(fù)荷以及容量很大的單相負(fù)荷（例如軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等），它們不但引起電壓的偏差和波動，而且造成三相電壓不對稱和電壓波形畸變，直接影響電氣設(shè)備的正常工作。

3.電能的頻率質(zhì)量指標(biāo)

國家規(guī)定電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，允許偏差不得超過±0.5Hz，容量大于3000MW的用戶，允許偏差不得超過±0.2Hz。

頻率的變化對電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響很大。當(dāng)系統(tǒng)低頻率運(yùn)行時，將會造成汽輪發(fā)電機(jī)低壓級葉片振動加大而產(chǎn)生裂紋，甚至折斷；用戶的電動機(jī)轉(zhuǎn)速將下降，影響企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量；將引起計算機(jī)計算錯誤和控制混亂。

4.可靠性

供電的可靠性是衡量供電質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。衡量供配電可靠性的指標(biāo)，一般以全年平均供電時間占全年時間的百分?jǐn)?shù)來表示。

根據(jù)突然中斷供電所造成的損失程度分類，負(fù)荷可以分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。

①一級負(fù)荷。是指突然中斷供電將會造成人身傷亡或會引起周圍環(huán)境嚴(yán)重污染的；將會造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失的；將會造成社會秩序嚴(yán)重混亂或在政治上產(chǎn)生嚴(yán)重影響的。一級負(fù)荷應(yīng)由兩個相互獨(dú)立的電源供電。如果兩個電源不是相互獨(dú)立而有聯(lián)系時，應(yīng)該做到在發(fā)生故障時，兩個電源的任何部分不會同時受到損壞。或者有些一級負(fù)荷允許在很短的時間內(nèi)能中斷供電，能在發(fā)生任何一種故障時，有一個電源不中斷供電，或由值班人員完成必要的操作，迅速恢復(fù)一個電源的供電。

②二級負(fù)荷。是指突然中斷供電會造成經(jīng)濟(jì)上較大損失的；將會造成社會秩序混亂或政治上產(chǎn)生較大影響的。二級供電負(fù)荷最好能有兩個電源供電。如果供電條件有困難或負(fù)荷較小時，可以用一個6kV以及6kV以上的專用線路供電。如果采用電纜供電時，可以另外設(shè)一條備用電纜，而且該電纜要經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)。

③三級負(fù)荷。是指不屬于上述一類和二類負(fù)荷的其他負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求。

三、電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式

電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)是指三相電力系統(tǒng)中作星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)繞組的中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)直接接地三種。前兩種又稱為小電流接地系統(tǒng)，后一種又稱為大電流接地系統(tǒng)。

如何選擇電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式，是一個比較復(fù)雜的、綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題，無論采用哪一種運(yùn)行方式，都涉及供電可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保護(hù)和自動裝置的正確動作、系統(tǒng)的布置、接近故障點(diǎn)時對生命的危險性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性等一系列問題。

1.中性點(diǎn)不接地

如圖1-2所示，在正常運(yùn)行時，電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與地處于絕緣狀態(tài)。電力系統(tǒng)的三相導(dǎo)線之間及各相導(dǎo)線與地之間，沿導(dǎo)線全長都存在分布電容。如果三相導(dǎo)線完全對稱，則各相導(dǎo)線對地的分布電容是相等的，可用位于線路中央的集中電容C代替，即CU=CV=CW=C；而相間電容較小，不予考慮。

在正常運(yùn)行時，三個相電壓、、對稱，電源提供的三相電流、、分別等于各相的負(fù)荷電流、、和各相對地的電容電流、、的相量和，如圖1-2（b）所示。在三相對稱電壓作用下，三相對地電容電流大小相等，其數(shù)值為

式中　Uφ——電源相電壓，V。

三相對地電容電流的相位互差120°，因此三者的相量和為零，即，沒有電容電流流入大地。可見，正常運(yùn)行狀態(tài)下的中性點(diǎn)不接地三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)電位為零，三相集中電容的中性點(diǎn)電位也為零。

當(dāng)任何一相的絕緣受到破壞而接地時，各相的對地電壓要發(fā)生改變，對地電容電流也將發(fā)生變化，中性點(diǎn)的電位不再為零。

如圖1-3所示，當(dāng)W相發(fā)生金屬性接地時，故障相對地電壓為零，即。這時，電源三相電壓、、仍然對稱，可列出故障相的電壓方程式為

則

可見，當(dāng)W相發(fā)生金屬性接地時，中性點(diǎn)N的對地電位上升到相電壓，并且與接地相的電源相電壓相位相反。于是，非故障相U相和V相的對地電壓分別為

其相量關(guān)系如圖1-3（b）所示，和之間的夾角為60°。U、V兩相的對地電壓升高為線電壓，即在對地電容上所加的電壓升高為正常運(yùn)行時的倍，所以對地電容電流也升高為正常運(yùn)行時的倍，即

由于W相接地，該相對地電容被短接，所以W相的對地電容電流=0。于是在接地點(diǎn)只流過非故障相U相和V相的對地電容電流，并經(jīng)W相導(dǎo)線返回，其參考方向如圖1-3（a）所示。對于接地點(diǎn)有

由圖1-3（b）可見，、分別超前、90°，所以和兩電流之間的夾角也是60°，將兩者相加即得。W相接地電流為電容電流，由相量圖可知超前電壓90°，其數(shù)值為

而　　

所以　　IC=3IUC

由此可知，單相接地時的接地電流等于正常運(yùn)行時一相對地電容電流的3倍。

若已知每相對地電容C及正常運(yùn)行時的相對地電壓Uφ或電網(wǎng)額定電壓U，可得

可見，接地電流IC的大小與電網(wǎng)電壓、頻率及相對地電容C的大小有關(guān)，而電容C的大小則與線路的結(jié)構(gòu)（架空線或電纜）、布置方式、線路長度等因素有關(guān)。

接地電流是線路、發(fā)電機(jī)和配電裝置等對地電容電流的總和。在實用中，接地電流也可用下式近似計算。

式中　U——電網(wǎng)的線電壓，kV；

l——電壓為U的具有電聯(lián)系的線路長度，km。

盡管在發(fā)生金屬性單相接地故障后非故障相的對地電壓升高為線電壓，根據(jù)圖1-3所示的各相電壓回路及相量圖，可列出三個線電壓為

這說明三個線電壓仍保持對稱關(guān)系，對接在線電壓上的電力用戶并沒有什么影響。這是因為該系統(tǒng)下各種設(shè)備的絕緣是按線電壓考慮的，所以發(fā)生單相接地、相電壓升高為線電壓時，設(shè)備仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。

在三相電力系統(tǒng)中發(fā)生單相非金屬性接地（經(jīng)接地阻抗接地）時，接地相的對地電壓將大于零而小于相電壓，非接地相對地電壓將大于相電壓而小于線電壓，中性點(diǎn)的對地電壓也介于零到相電壓之間，三個線電壓仍保持不變，接地電流比金屬性接地時的電流小。因此，在考慮設(shè)備和線路的絕緣水平時，一般都按單相金屬性接地處理。

由上述可知，在中性點(diǎn)不接地的三相電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相金屬性接地或單相非金屬性接地時，電網(wǎng)的線電壓始終保持對稱關(guān)系不變，所有接在此系統(tǒng)中的線電壓上的電力用戶均不受某一相接地的影響。因此，發(fā)生單相接地時可以繼續(xù)帶著接地點(diǎn)運(yùn)行。但是不允許長期運(yùn)行，因為長期運(yùn)行可能引起非故障相絕緣薄弱的地方損壞而造成相間短路。為此，在這種系統(tǒng)中，一般應(yīng)裝設(shè)專門的絕緣監(jiān)察裝置或繼電保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生單相接地時，發(fā)出信號通知工作人員，工作人員得到信號后，應(yīng)盡快采取措施，找出接地點(diǎn)且在最短時間內(nèi)將故障消除。規(guī)程規(guī)定：中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，繼續(xù)運(yùn)行的時間不得超過2h，并要加強(qiáng)監(jiān)視。

接地電流將在故障點(diǎn)形成電弧，這種電弧可能是穩(wěn)定的或是間歇性的。有穩(wěn)定電弧的單相接地是比較危險的，因為電弧可能燒壞設(shè)備、引起兩相甚至三相短路。尤其是電機(jī)或電器內(nèi)部單相短路（碰殼短路）時出現(xiàn)電弧最危險，所以在接地電流大于5A時，發(fā)電機(jī)和電動機(jī)都應(yīng)裝設(shè)動作于跳閘的繼電保護(hù)裝置。

在一定的條件下，單相接地可能出現(xiàn)周期性熄滅和重燃的間歇性電弧。間歇性電弧還會導(dǎo)致相與地之間產(chǎn)生過電壓，其值可達(dá)2.5～3倍相電壓。在接地電流大于10A時，最容易引起間歇性電弧。電網(wǎng)的電壓越高，間歇性電弧引起過電壓的危險性越大。因此，必須限制接地電流，以防止間歇性電弧過電壓的產(chǎn)生，避免事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。

綜上所述，通常只在電壓為35～60kV、接地電流IC≤10A，或電壓為6～10kV、接地電流IC≤30A的電網(wǎng)中采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。

2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

在中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)中，當(dāng)單相接地電流超過一定的數(shù)值時，接地點(diǎn)的電弧就不能自行熄滅，應(yīng)設(shè)法減小發(fā)生單相接地時的接地電流。而單相接地電流為電容電流，如果在接地回路中能有一個電感電流出現(xiàn)，則在同一電壓作用下，利用電感電流與電容電流相位相反的特點(diǎn)，可以抵消接地電容電流，熄滅接地點(diǎn)的電弧。因此，在發(fā)電機(jī)或變壓器的中性點(diǎn)常采用經(jīng)消弧線圈接地的措施。

消弧線圈是一個具有不飽和鐵芯的電感線圈。線圈的電阻很小，電抗很大。鐵芯和線圈均浸在變壓器油中。消弧線圈的外形和單相變壓器相似，但其鐵芯的結(jié)構(gòu)與一般變壓器的鐵芯不同，消弧線圈的鐵芯柱有很多間隙，間隙中填有絕緣紙板，如圖1-4（a）所示。采用帶間隙的鐵芯，主要是為了避免磁飽和，減少高次諧波分量，這樣可以得到一個比較穩(wěn)定的電抗值，使消弧線圈的電流（補(bǔ)償電流）與加在它上面的電壓成線性關(guān)系。

由于三相系統(tǒng)中相對地的電容C隨運(yùn)行方式的變化而改變，接地電容電流也會隨系統(tǒng)的運(yùn)行方式而變化，這要求消弧線圈的電抗值也要能作相應(yīng)的調(diào)整，才能達(dá)到調(diào)整補(bǔ)償電流以利于消弧的目的。為此，消弧線圈設(shè)有分接頭，如圖1-4（b）所示。

圖1-5為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相電力系統(tǒng)。在正常運(yùn)行時，三相系統(tǒng)是對稱的，其中性點(diǎn)對地電位為零，即，這時消弧線圈上沒有電壓作用，也沒有電感電流流通。但應(yīng)注意，由于線路的三相對地電容不平衡，系統(tǒng)中性點(diǎn)的電位實際上并不等于零，其大小與電容不平衡的程度有關(guān)。正常情況下中性點(diǎn)的不平衡電壓不應(yīng)超過額定相電壓的1.5％。

當(dāng)W相發(fā)生金屬性接地時，中性點(diǎn)的電壓變?yōu)?img alt="" class="h-pic" src="https://epubservercos.yuewen.com/4E8265/12524512604330206/epubprivate/OEBPS/Images/img00015004.jpg?sign=1751239360-HXEvxFAIz5t1qkjTsA2e9W6QpHg13JIK-0-c6efb02428d94748e8044c2d27e06cea">，該電壓加在消弧線圈上，就有一電感電流流過消弧線圈。由于和的參考方向相反，且，所以實際電感電流方向上所加的電壓為，故滯后于。接地點(diǎn)通過的是單相接地電容電流和消弧線圈電感電流的相量和。由于與相位相反，所以在接地點(diǎn)處二者相互抵消，如圖1-5（b）所示。如果適當(dāng)選擇消弧線圈的分接頭，可使流過接地點(diǎn)的電流變得很小甚至等于零，這樣在接地點(diǎn)就不致產(chǎn)生電弧，消除了由電弧造成的各種危害，起到了消弧的作用。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地的三相系統(tǒng)類似，在發(fā)生單相金屬性因此，這種系統(tǒng)各相對地的絕緣也是按線電壓考慮的。接地時，接地相對地電壓變?yōu)榱悖墙拥叵鄬Φ仉妷荷邽檎ｋ妷旱?img alt="" class="h-pic" src="https://epubservercos.yuewen.com/4E8265/12524512604330206/epubprivate/OEBPS/Images/img00015018.jpg?sign=1751239360-nzTQehDTlFr82VfkLE7vlgqFYChPs4D1-0-d2ece5f56da09b4ac04daad8f435c04b">倍，變成線電壓。

消弧線圈上的電流IL為

接地電容電流IC為

IC=3ωCUC　　（1-9）

補(bǔ)償系數(shù)K定義為

根據(jù)消弧線圈的電感電流對接地電容電流的補(bǔ)償程度不同，補(bǔ)償系數(shù)K值也不同，相對應(yīng)有三種補(bǔ)償方式。

（1）全補(bǔ)償

K=1，IL=IC，即，通過接地點(diǎn)的電流為零，稱為全補(bǔ)償，此時XL=XC。從消弧的角度看，全補(bǔ)償方式最好，但實際上并不采用這種補(bǔ)償方式。因為在正常運(yùn)行時，由于電網(wǎng)的三相對地電容并不完全相等，即CU≠CV≠CW，以及斷路器操作時三相觸頭不能同時閉合等原因，致使在沒有發(fā)生單相接地故障的正常狀態(tài)下，中性點(diǎn)對地電位不為零，該不對稱電壓將引起由XL=XC構(gòu)成的串聯(lián)電路的串聯(lián)諧振過電壓，危及電網(wǎng)的絕緣。

（2）欠補(bǔ)償

K>1，IL<IC，即，接地點(diǎn)還有未得到補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏鳎Q為欠補(bǔ)償，此時XL>XC。欠補(bǔ)償方式在系統(tǒng)中一般也較少采用。這是因為在欠補(bǔ)償?shù)那闆r下，如果切除部分線路（對地電容減小），或系統(tǒng)頻率降低（致使增大，而3ωC減小），或者線路發(fā)生一相斷線（若送電端一相斷線，則該相電容為零）等，均可能使XL=XC而變成全補(bǔ)償方式，出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓。但必須指出，為防止發(fā)電機(jī)傳遞過電壓，發(fā)電機(jī)必須采用欠補(bǔ)償方式。

（3）過補(bǔ)償

K<1，IL>IC，即，接地點(diǎn)的電容電流被電感電流全部抵消后，在接地點(diǎn)還有多余的電感電流，稱為過補(bǔ)償，此時XL<XC。過補(bǔ)償方式可避免上述諧振過電壓的危險，得到了廣泛應(yīng)用。因為IL>IC，消弧線圈還留有一定的裕度，即便將來系統(tǒng)發(fā)展了，對地電容增加，原來的消弧線圈還可使用。但必須指出，在過補(bǔ)償方式下，接地點(diǎn)流過的電感電流不能超過規(guī)定值，否則故障點(diǎn)的電弧便不能可靠地自行熄滅。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，可使接地點(diǎn)的電流減小，這也就減小了單相接地時產(chǎn)生的電弧以及由它發(fā)展為多相短路的可能性。尤其在瞬時性接地時，電弧可以很快熄滅，故障線路可不切除。運(yùn)行經(jīng)驗表明，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時，可繼續(xù)運(yùn)行一段時間，一般為2h。

由于消弧線圈能有效地減小單相接地電流，迅速熄滅故障點(diǎn)的電弧，防止間歇性電弧過電壓，所以在35kV、60kV及部分110kV（雷害特別嚴(yán)重情況）系統(tǒng)中常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的過補(bǔ)償方式。

3.中性點(diǎn)直接接地

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，輸電電壓不斷提高，高壓和超高壓電網(wǎng)已被采用，中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式不能滿足電力系統(tǒng)正常、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。因為對于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地故障時，除故障相電壓變?yōu)榱恪⒅行渣c(diǎn)對地電壓升高為相電壓外，非故障相電壓將升高到3倍而變成線電壓，這就要求系統(tǒng)中的相絕緣必須按線電壓考慮。這樣，隨著電網(wǎng)電壓的提高，電網(wǎng)的絕緣水平也要提高。例如，電網(wǎng)電壓為500kV，則電網(wǎng)的相絕緣水平不能按289kV而要按500kV考慮；若電網(wǎng)電壓為750kV，則電網(wǎng)的相絕緣水平不能按433kV而要按750kV考慮。顯然，這樣會大大增加電氣設(shè)備和線路的造價。為此，在高壓和超高壓系統(tǒng)中通常采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，如圖1-6所示。

在正常運(yùn)行時，由于三相系統(tǒng)對稱，中性點(diǎn)對地電位為零，即，中性點(diǎn)無電流通過。當(dāng)W相發(fā)生金屬性接地時，，而中性點(diǎn)的電位受其接地體固定仍為零，即，接地相經(jīng)大地、中性點(diǎn)接地構(gòu)成了單相接地短路。由于單相接地短路電流很大，這樣斷路器就會跳閘，將接地的故障線路切除，以保證系統(tǒng)中非故障部分的正常運(yùn)行。顯然，發(fā)生單相接地短路時，各相的電壓不再對稱，而非故障相U、V兩相的對地電壓仍為相電壓，即、。這樣，各相對地的絕緣水平就可以按相電壓考慮。對線路絕緣水平的要求降低，將大大降低電網(wǎng)的造價，系統(tǒng)的電壓等級越高，其經(jīng)濟(jì)效益越顯著。

為了提高中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的供電可靠性，可在線路上加裝自動重合閘裝置。當(dāng)線路發(fā)生單相接地故障時，斷路器跳閘切除故障后，經(jīng)過一定時間，在自動重合閘裝置的作用下斷路器自動重合。如果所發(fā)生的是瞬時性接地故障，重合閘大都能夠成功。這個過程是在很短的時間內(nèi)完成的，對用戶沒有多少影響，便可恢復(fù)供電。如果發(fā)生的是永久接地故障，則繼電保護(hù)再次將斷路器斷開，中斷對用戶的供電。對極重要的用戶，為保證不中斷供電，應(yīng)另外安裝備用電源。

運(yùn)行中為了限制單相接地短路電流，并不將系統(tǒng)中所有的中性點(diǎn)接地，而是由系統(tǒng)調(diào)度確定中性點(diǎn)接地的數(shù)量，每個電源通常有一個或幾個中性點(diǎn)接地。

由于單相接地短路電流很大，會引起電壓降低而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。從提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性考慮，也可以在線路的升壓和降壓變壓器中性點(diǎn)經(jīng)一個小阻抗（小電阻或小電抗）接地，如圖1-7所示。

這一措施在發(fā)生對稱三相短路時雖然不起作用，但在發(fā)生接地短路（如兩相接地短路或單相接地短路）時，短路電流的零序分量將流過變壓器中性點(diǎn)，在小電阻上產(chǎn)生有功功率損耗。故障發(fā)生在送電端時，這一損耗主要由送電端發(fā)電機(jī)供給；故障發(fā)生在受電端時，則主要由受電端系統(tǒng)供給。所以，在送電端發(fā)生接地故障時，由于送電端發(fā)電機(jī)的輸入功率大于輸出功率，發(fā)電機(jī)受到加速作用，穩(wěn)定性受到破壞，而小電阻上消耗的有功功率，減小了發(fā)電機(jī)輸入、輸出功率之間的差額，減緩了發(fā)電機(jī)受到的加速作用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

必須注意，當(dāng)受電端系統(tǒng)容量不大時，輸電線路靠近受電端發(fā)生接地故障，降壓變壓器中性點(diǎn)若是采用小電阻接地，就會消耗掉受電端發(fā)電機(jī)發(fā)出的大量功率，使受電端頻率下降，這樣會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以通常都認(rèn)為電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)區(qū)發(fā)電廠的升壓變壓器的中性點(diǎn)是用小電阻接地，而受電端降壓變壓器的中性點(diǎn)是用小電抗接地。變壓器中性點(diǎn)經(jīng)小電抗接地的作用與經(jīng)小電阻接地不同，它只是起限制接地短路電流的作用，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

變壓器中性點(diǎn)所接的小電阻或小電抗是用來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的，是以變壓器的額定參數(shù)為基準(zhǔn)的，一般為百分之幾到百分之十幾，并不改變電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式的性質(zhì)。

目前，中國大部分的110kV電力系統(tǒng)以及220kV、330kV、500kV電力系統(tǒng)，都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。