電廠廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)常見接地方式淺析與探討

范文江

摘 要：隨著發(fā)電廠單機(jī)容量的不斷增大，廠用電系統(tǒng)的容量也在增大，人們對廠用供電的可靠性、安全性等要求也越來越高，而廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電阻接地和直接接地這四種方式各有優(yōu)點(diǎn)，但各自也存在缺點(diǎn)。本文僅對發(fā)電廠高壓廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)常見的不接地和經(jīng)電阻接地這兩種方式進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果和作者對目前國內(nèi)部分電廠廠用電接線的實(shí)際情況了解，就應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：中性點(diǎn); 接地; 系統(tǒng); 電壓

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-3315（2019）8-199-001

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)是指由機(jī)組高、低壓廠用變壓器、配電裝置和負(fù)載組成的系統(tǒng)。廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)是指向廠用系統(tǒng)供電的高、低變壓器低壓側(cè)星形繞組的公共點(diǎn)。廠用電系統(tǒng)是發(fā)電廠重要的部分，而不同的接地方式對廠用供電的連續(xù)性、系統(tǒng)設(shè)備的絕緣水平、過電壓水平、繼電保護(hù)以及通訊等都有不同程度的影響。由于廠用電系統(tǒng)中的電力設(shè)備多為變壓器、電動機(jī)，且都為電纜連接，其絕緣較為薄弱，并且耐熱能力相對較低，所以在選擇廠用電中性點(diǎn)接地方式時應(yīng)考慮限制過電壓和單相接地電流幅值，以防設(shè)備損壞;同時還要考慮設(shè)備故障的恢復(fù)性。我們只有充分認(rèn)識廠用電系統(tǒng)的特點(diǎn)，并針對該特點(diǎn)采用相應(yīng)的中性點(diǎn)接地方式，才能收到較好的效果。

1.中性點(diǎn)不接地

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時，中性點(diǎn)電壓為零，各相對地電壓為相電壓;但當(dāng)各相對地電容不等時，中性點(diǎn)電壓不再為零，發(fā)生中性點(diǎn)位移現(xiàn)象，但因數(shù)值較小，故可忽略。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時（如1.1、1.2所述），流過故障點(diǎn)的電流為電容電流，此電流較小，如果線電壓、電流均平衡，則可繼續(xù)維持運(yùn)行2小時，由運(yùn)行人員查找、排除故障，減少了設(shè)備跳閘次數(shù)。其缺點(diǎn)是單相接地時非故障相對地電壓升高接近線電壓，因而對整個系統(tǒng)的絕緣水平要求較高，同時，當(dāng)接地電容電流超過一定值時，可能會產(chǎn)生間歇性弧光接地過電壓，進(jìn)而發(fā)展成相間故障，造成損壞加劇。

1.1單相金屬性接地時的電壓情況（三相分別用U、V、W表示）

如W相發(fā)生完全接地時，則中性點(diǎn)對地電壓：Un=-Uw

各相對地電壓情況：Uw=0; Uud=Uu+Un=Uu-Uw=Uuw; Uvd=Uv+Un=Uv-Uw=Uvw

結(jié)論：故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓為線電壓，中性點(diǎn)對地電壓為負(fù)的故障相電壓。

1.2單相金屬性接地時的電流情況

W相接地時，因?qū)Φ仉娙莸淖兓沟萌嚯娙蓦娏鞑粚ΨQ。W相電容電流為零，其他兩相電容電流的有效值為：Icu=Icv=ωCUx。其中：Ux—相電壓;ω—角頻率;C—相對地電容。

這時三相電流之和不再為零，大地有電流流過，W相接地處的電流簡稱為接地電流，用Ic表示。則：Ic=-（Icu+Icv），經(jīng)計(jì)算接地電流的有效值為：Ic=3ωCUx，而正常運(yùn)行時的一相對地電流為：Ic=ωCUx。可見單相故障時的接地電流等于正常運(yùn)行時一相對地電容電流的三倍。由于對地電容與設(shè)備的結(jié)構(gòu)和電纜長度等有關(guān)，故很難得到電容C的準(zhǔn)確參數(shù)，只能估算。估算公式為：Ic=0.1*U*L（A） U—廠用電線電壓（kV） L—電壓U下所有電纜總長度（km）。

1.3單相不完全接地時（即通過一定的電阻接地）

電壓、電流的變化值較金屬性接地時要小一些;對設(shè)備絕緣影響較大的是系統(tǒng)發(fā)生斷續(xù)性電弧接地，其最高過電壓值可達(dá)3.5倍相電壓。

2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

其正常運(yùn)行參數(shù)與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相同。單相接地故障時，利用流過消弧線圈的電感電流IL來補(bǔ)償接地電容電流Ic，達(dá)到減小接地電流的目的。目前，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方式已很少在發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中應(yīng)用，故在此不再詳述。

3.中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式又分為經(jīng)高阻接地和經(jīng)低阻接地。

3.1中性點(diǎn)經(jīng)低阻接地

設(shè)計(jì)時一般選用小于20歐的電阻柜接于變壓器中性點(diǎn)與地網(wǎng)之間，此一方面有效限制了系統(tǒng)單相接地時的過流值，另外對非故障相電壓影響也較小，同時還提高了零序過流保護(hù)的靈敏度（相對不接地系統(tǒng)），達(dá)到快速切除故障支路的目的;同時由于電阻的耗能作用，有效抑制了電弧接地過電壓。缺點(diǎn)是使負(fù)載的跳閘次數(shù)大大增加，降低了供電的可靠性。

3.2中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地

相對低阻接地方式，其設(shè)計(jì)時選用的電阻柜阻值較大，其特點(diǎn)介于不接地和低阻接地之間。

4.中性點(diǎn)直接接地

此種接地方式的主要特點(diǎn)是：發(fā)生單相接地時，故障電流大，對通信干擾大，不論是暫時性，還是永久性故障，設(shè)備均跳閘，降低了供電的可靠性;但對非故障相電壓影響小。可見中性點(diǎn)直接接地方式對過電壓和絕緣水平要求較低，安全性較高，保護(hù)構(gòu)成較簡單，投資省，但可靠性低，所以在高壓廠用電系統(tǒng)中很少采用，故在此不再詳述。

5.結(jié)論

根據(jù)對廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)各種接地方式的分析，以及《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第4.2.1中的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合各種接地方式的特點(diǎn)，所以國內(nèi)200MW及以下的火電機(jī)組和燃?xì)鈾C(jī)組的高壓廠用電多采用不接地方式;300MW及以上的火電機(jī)組多采用經(jīng)電阻接地方式。其中當(dāng)系統(tǒng)單相接地電流小于10A時，采用高阻接地系統(tǒng)，保護(hù)動作于信號;當(dāng)系統(tǒng)單相接地電流大于10A時，采用低阻接地，保護(hù)動作于跳閘。本廠220MW機(jī)組6kV廠用采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng);330MW煤機(jī)和F級燃機(jī)6kV廠用就采用中接點(diǎn)低阻接地系統(tǒng)。

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