中性點經(jīng)非線性電阻接地系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的應用

摘要：電力系統(tǒng)接地方式分為有效接地和非有效接地方式，而我國大部分使用為直接接地和不接地兩種方式，但在實際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)以上兩種接地方式均不能滿足我們生產(chǎn)日常需求，在實際生產(chǎn)中我們既要求系統(tǒng)供電安全性高同時又要及時查找并切除接地故障，但由于單相接地故障往往不能及時發(fā)現(xiàn)，而最終導致故障擴大，嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，而中性點經(jīng)非線性電阻接地則有效解決了此種難題。

關鍵詞：接地;電阻;故障;分析

前 言

某火力發(fā)電廠裝機容量為4*125MW，其生產(chǎn)工藝流程為發(fā)電機出口至主變（三繞組變壓器）低壓側(cè)，主變中壓側(cè)至35kV母線供集團內(nèi)部其他公司用電，主變高壓側(cè)至110kV母線并入地方電網(wǎng)。原35kV系統(tǒng)為中性點不接地系統(tǒng)，但在日常運行中發(fā)現(xiàn)由于系統(tǒng)較為龐大，饋線支路較多，電容電流大，35kV系統(tǒng)饋線負荷電纜頭經(jīng)常擊穿爆炸，甚至引發(fā)電纜著火，嚴重影響了公司生產(chǎn)運行，同時偶爾導致發(fā)變組跳閘停機事故。

一、 故障分析

35kV系統(tǒng)初始設計建造為不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時由于不能及時尋找出故障相進行處理，故障相電纜往往在接地后長時間對地放電，產(chǎn)生高溫弧光從而引發(fā)為相間短路或燒毀電纜擴大事故釀成火災，造成此種事故原因有：

（1）中性點不接地系統(tǒng)當發(fā)生單相接地時故障相電壓為零，非故障相電壓升高為線電壓，三相線電壓不發(fā)生改變，三相用電設備可以繼續(xù)運行，故不能及時識別單相接地故障[1]。

（2）由系統(tǒng)龐大，當發(fā)生單相接地時如果接地電流大于一定值時，產(chǎn)生的接地電弧不能自行熄滅，弧光重燃產(chǎn)生的過電壓幅值較高，易造成事故發(fā)生。

（3）單相接地故障不能及時識別并切除，常常引發(fā)為相間短路或三相短路，偶而造成開關越級跳閘或鄰近電纜燒毀，擴大事故。

二、技改方案

結合以上事故原因，因此考慮是否有一種較好的辦法，一方面在發(fā)生單相接地時降低工頻過電壓并抑制弧光過電壓，另一方面在降低接地點接地電流的同時又能將故障線路迅速切除。所以考慮決定將35kV系統(tǒng)由原來的中性點不接地方式技改為經(jīng)中值電阻接地方式。即從主變35kV側(cè)中性點引出中性線經(jīng)刀閘后串聯(lián)一組非金屬電阻器經(jīng)零序電流互感器接地，在35kV進線開關柜內(nèi)配置零序過流繼電器構成接地保護，延時動作于中壓側(cè)開關跳閘，作為主變中壓側(cè)管型母線的故障保護;同時在35kV系統(tǒng)各個饋線負荷電纜出線處加裝零序電流互感器，構成接地保護，延時動作于各負荷線路開關。

顯然，這種技改方案得到了預期效果，采用中性點經(jīng)中值電阻接地方式，可降低單相接地工頻電壓，因為能迅速切除故障，所以工頻電壓升高時間很短，中性點電位衰減很快，弧光重燃產(chǎn)生的過電壓幅值明顯降低，從而有效抑制了弧光接地過電壓[2]。同時經(jīng)電阻接地又有效的降低了接地時的故障電流，避免了發(fā)生接地故障時由于接地電流過大而導致設備損壞，越級跳閘等事故。

但是隨后的幾次故障中發(fā)現(xiàn)接地電阻會出現(xiàn)燃燒損壞現(xiàn)象，所以就考慮到在選用電阻時的阻值和電阻本身屬性是否合理，電阻阻值選用過大不能使所配置的接地保護靈敏動作，電阻值過小又不能很好的降低接地電流并抑制中性點過電壓。因此我們對當前電阻阻值進行了重新考慮，但在經(jīng)過大量計算和分析后由于系統(tǒng)復雜，合適的阻值很難確定，所以我們只能考慮改變電阻本身屬性，即將當前電阻改為非線性電阻（如圖），從而融合中性點非有效接地系統(tǒng)供電可靠性高和直接接地系統(tǒng)過電壓水平低的優(yōu)點，即在正常情況下，中性點電壓很低，非線性電阻呈高阻態(tài)，流經(jīng)中性點電阻的電流很小，近似于開路狀態(tài)，此時該系統(tǒng)相當于不接地系統(tǒng)。當故障時，引發(fā)過電壓，中性點電壓會同時升高，此時非線性電阻則立即導通將電壓迅速降低，此時系統(tǒng)又成為接地系統(tǒng)，非線性電阻將過電壓限制在設定范圍內(nèi)，在消除單相弧光接地及諧振等故障的同時又能實現(xiàn)主變中壓側(cè)35kV系統(tǒng)零序接地保護動作，迅速切除故障點以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，也使得設備絕緣得到保護，降低了過電壓對設備的損壞。

三、分析總結

采用中性點經(jīng)非線性電阻接地的非有效接地方式有以下幾個優(yōu)點。

3.1限制了故障時產(chǎn)生的過電壓，降低了接地電流，消除接地時所產(chǎn)生的弧光及諧振，保護了電氣設備。

3.2與接地保護配合可快速切除單相接地故障，避免了單相接地故障發(fā)展為相間短路而造成事故擴大。

3.3由于故障情況下非線性電阻呈現(xiàn)為導通狀態(tài)[3]，相當于直接接地系統(tǒng)，電氣設備絕緣按相電壓考慮，故降低了設備的絕緣要求，直接降低了設備的造價，提高了經(jīng)濟性。

因此，采用中性點經(jīng)非線性電阻接地的非有效接地方式可以有效提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，能夠較好地運用于我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)之中。

參考文獻：

[1]李福壽. 《中性點非有效接地電網(wǎng)的運行》.水利電力出版社，1993.

[2]王運莉. 《高壓電工作業(yè)》.中國礦業(yè)大學出版社，2018.

[3]國家能源局. 《電工進網(wǎng)作業(yè)許可考試參考教材》.浙江人民出版社，2012.

作者簡介

張雄：男，1988.12，籍貫陜西渭南，中共黨員，助理工程師，高級電工，中級變電站值班員，主要研究：發(fā)電廠電氣運行及穩(wěn)態(tài)分析