國際工程中低壓發電機中性點接地分析

李寶云

摘要：本文主要針對在國際工程應用中，低壓發電機中性點接地方式進行討論。通過實際工程模擬，詳細分析不同接地方式發電機單相接地電流的大小，從而建議低壓發電機中性點采用高電阻接地。

關鍵詞：低壓發電機、中性點、高電阻接地、低電阻接地、直接接地。

系統中性點接地方式是電氣專業工程領域較為敏感的領域，且存在的分歧很大。針對中壓、高壓系統，規范（GB/T 50064）對于中性點接地方式有明確規定，高壓系統中性點接地方式與電壓等級、單相接地故障電流、過電壓水平及保護配置等有密切關系。電網中性點接地方式直接影響電網的絕緣水平、電網供電可靠性、連續性和運行的安全性，以及電網對通信線路及無線電的干擾。由于低壓發電機和高壓發電機在系統中性點接地方式不同，兩者的單相接地保護配置不同。低壓發電機單相接地短路電流較高壓發電機單線接地故障短路電流大得多，相應危害也較嚴重

但針對低壓側，尤其是低壓發電機中性點缺少相應的理論依據。

《供配電系統設計規范》GB50052中規定，低壓配電系統接地型式可采用TN、TT和IT系統。無專門的針對低壓發電機的規定，往往國內設計采用直接接地，也無人提出疑義。筆者現正在進行的蘇丹某項目，PMC則針對我方采用直接接地方式提出疑義，要求采用其它方式并給出依據。

在國外規范IEEE142-07，針對不同的接地方式有詳細定義。一般分為高阻接地、低阻接地、直接接地。我們將其分別進行詳細對比，規范中高電阻接地應用如下：

筆者現進行的蘇丹某發電項目，設置2臺1600kW低壓發電機，通過升壓變壓器（0.415/11Kv 2000kVA）為站內中低壓負荷供電。系統等效單線圖如下：

當發電機采用直接接地，發電機出線側發生短路故障時，其短路計算結果如下：

我們可通過改變發電機中性點接地方式及接地電阻值分別進行計算，發電機中性點接地方式設置如下圖：

當發電機采用電阻接地（接地電阻100A），發電機出線發生短路時，短路計算結果如下：

當發電機采用電阻接地（接地電阻10A），發電機出線發生短路時，短路計算結果如下：

從計算結果可以得出，當發電機采用中性點直接接地，單相對地零序電流為15.405kA。若通過接地電阻接地，其單相接地電流相應減小很多，通過調節接地電阻值的大小可調整單相對地電流。當采用100A電阻器時，單相對地電流為23A，采用10A電阻器時，單相對地電流為2A。

因此可以看出通過電阻接地可以將故障電流限制到適當值，提高繼電保護的靈敏度作用于跳閘，同時又使故障點盡可能發生局部輕微灼傷，把暫態過電壓限制到正常線電壓對中性點電壓的2.6倍，限制電弧的重燃，防止弧光間隙過電壓損壞設備。同時可有效防止鐵磁諧振過電壓，從而保證發電機的安全運行。

通過接地電阻接地，避免單相接地時可不必立即跳閘，而且若采用熔斷器作為保護電器，進一步減少用電設備運行時燒毀的機率。

從保護鐵芯不被嚴重燒毀的觀點看，發電機應選擇高阻接地方式（高電阻、諧振等），以有效地限制故障電流。所以安全考慮建議低壓發電機中性點采用高電阻（小電流）接地。將發電機中性點相對地接地電流限制在10A以內，為定子接地保護提供電源以便于檢測，而且為保證接地保護不帶時限立即跳閘，要求發生單相接地時，總的故障電流不超過允許值。且帶故障運行時間應盡可能縮短，如不超過半小時，以減小對發電機的危害。

參考文獻：

[1]. 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50052-2009.供配電系統設計規范

[2]. 中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50064-2014. 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范

[3]. 嚴愛琴.低壓發電機系統中性點運行方式和單相接地保護.建筑電氣1998.4

[4]. 張文斌.低壓發電機系統中性點接地方式探析.小水電2006.6