燒結(jié)余熱電廠及化工配套工程的10kV系統(tǒng)接地方式探討

／浙江西子聯(lián)合工程有限公司 孔德晶 王芳 許同華／

0 前言

常規(guī)設(shè)計對110～500kV系統(tǒng)，采用中性點直接接地，單相短路電流大，故障回路立即切除，降低供電可靠性，由于過電壓水平較低，主變壓器中性點都是半絕緣，降低絕緣水平和設(shè)備造價；對10～35kV系統(tǒng)采用中性點不接地，單相短路電流小僅為系統(tǒng)的電容電流，可故障運行兩小時，供電可靠性高。當(dāng)接地電容電流超過允許值時，采用僅消弧線圈接地補償電容電流，達到自動熄弧繼續(xù)供電不跳閘，消除間歇性電弧過電壓。

國外經(jīng)電阻接地逐漸得到采用，改變了接地電流相位，加速釋放電荷，達到自動熄弧，限制間歇性電弧過電壓在2.5倍相電壓以內(nèi)，有足夠的短路電流和零序電壓，接地故障檢測簡單可靠。

1 10kV系統(tǒng)中性點接地方式

1）當(dāng)10kV廠用系統(tǒng)電容電流小于7A時，宜采用高電阻接地或不接地。[1]

高電阻接地方式：國外常采用，使得電阻性電流不小于電容性電流，總的接地電流增大√2倍（7x√2=10A），故障電流不超過10A，系統(tǒng)的接地故障檢測簡單可靠，電動機回路單相接地報警不跳閘。限制間歇性電弧過電壓在2.5倍相電壓以內(nèi)，從而降低過電壓水平，減少單相接地故障發(fā)展為相間短路的機率。

不接地方式：國內(nèi)常采用，單相接地電流僅為電容電流，可帶故障運行2小時，單相接地電容電流較小時，不易檢測，零序電壓監(jiān)察、分路拉閘判斷或零序CT報警。

2）當(dāng)10kV廠用系統(tǒng)電容電流大于7A時，宜采用低電阻接地，不接地或消弧線圈并聯(lián)電阻接地。

低電阻接地方式：國外常采用，故障電流100A～1000A,電動機回路單相接地立即跳閘。

不接地方式：國內(nèi)常采用，總的接地電流大于10A,電弧不能自動消除，產(chǎn)生3.5-5倍的較高電弧過電壓，易發(fā)展為相間短路，應(yīng)立即跳閘。

消弧線圈并聯(lián)電阻接地方式：總的接地電流大于10A又需接地故障條件下運行時采用, 業(yè)績較少，運行復(fù)雜。感性電流補償，限制總的接地電流在10A以下，達到自動熄弧繼續(xù)供電不跳閘，防止發(fā)展成相間短路，不能限制間歇性電弧過電壓只能減少次數(shù)、降低概率。

2 單相接地故障

當(dāng)電阻性電流等于電容性電流時，總的接地電流增大

保護動作：

1）當(dāng)10kV廠用系統(tǒng)電容電流小于7A時，單相接地報警不跳閘，可帶故障運行2小時。

2）當(dāng)10kV廠用系統(tǒng)電容電流大于7A時，單相接地跳閘。

3 絕緣水平

電力電纜導(dǎo)體與絕緣屏蔽或金屬層之間額定電壓應(yīng)符合：

1）中性點直接地或經(jīng)低電阻接地的系統(tǒng)，接地保護動作不超過1分鐘切除故障時，不應(yīng)低于100%的回路相電壓。

2）除上述系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)不宜低于133%的回路相電壓；在單相接地故障可能持續(xù)8小時，或發(fā)電機等安全性要求較高回路，宜采用173%的回路相電壓。

絕緣水平結(jié)論：

1）當(dāng)10kV廠用系統(tǒng)電容電流大于7A時，采用低電阻接地或不接地，單相接地跳閘，電纜相線絕緣采用6/10kV。

2）在單相接地故障可能持續(xù)8小時，或發(fā)電機等安全性要求較高回路，電纜相線絕緣采用10/10kV。

3）其他系統(tǒng)電纜相線絕緣采用8.7/10kV。[2]

4 實際工程案例

中天鋼鐵集團有限公司低溫余熱利用發(fā)電工程配置2臺蓄熱器系統(tǒng)，3臺雙壓余熱鍋爐、1臺燃氣過熱鍋爐和1臺30MW補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組,出口電壓10.5kV，設(shè)發(fā)電機出口母線，采用單母線分段的接線方式，經(jīng)38.5±2×2.5%/10.5kV 31500kVA YN，d11主變壓器接入35kV系統(tǒng)，10kV廠用系統(tǒng)采用不接地方式。

寧波青峙熱力有限公司水煤漿制熱項目是寧波海越丙烷與混合碳四利用項目的一個配套項目，為整體項目工藝裝置提供熱負荷。本工程為3臺240t/h水煤漿鍋爐及配套系統(tǒng)，設(shè)置兩臺35±2x2.5%/10.5 kV 16000kVA主變壓器，10kV母線采用單母線四分段接線形式。屬于不直接連接發(fā)電機的10kV系統(tǒng)且電容電流大于30A，需接地故障條件下跳閘時采用低電阻接地。單相接地短路電阻性電流取200A,接地電阻值歐姆。

接地電阻柜詳細參數(shù)表格：

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長春化工(盤錦)有限公司熱電廠全復(fù)水式汽機工程，利用廠區(qū)工藝用汽的余熱蒸汽，建設(shè)一套汽輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備。本工程規(guī)模為一臺18MW汽輪發(fā)電機組，發(fā)電機出口電壓10.5kV。發(fā)電機出口以發(fā)變組形式接至20/10kV 25MVA主變壓器10.5kV側(cè)，主變高壓側(cè)接至廠內(nèi)20kV系統(tǒng)。發(fā)電機單相接地要求瞬時切機，采用高電阻接地方式，電阻器安裝在發(fā)電機中性點變壓器的二次繞組上。

5 分析及結(jié)論

中性點接地方式是一個涉及方面多的綜合性問題，與電壓等級、單相接地故障電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，直接影響系統(tǒng)的絕緣水平、供電的可靠性和連續(xù)性、設(shè)備的運行安全以及對通訊線路的干擾等。[4]確定中性點接地方式的原則：a.單相接地故障對連續(xù)供電的影響最小，設(shè)備能夠繼續(xù)運行較長時間，減少設(shè)備相互間的影響，故障電流對設(shè)備的危害限制到最低，同時利于保護的靈敏性和選擇性。b.單相接地短路時，非故障相的過電壓倍數(shù)較低，不破壞系統(tǒng)絕緣而發(fā)展成相間故障。c.設(shè)備訂貨方便，接地保護簡單，投資小。

1）0kV廠用系統(tǒng)接地方式：125MW以下小機組電廠10kV廠用系統(tǒng)宜采用不接地方式。[5]

2）不直接連接發(fā)電機的10kV系統(tǒng)接地方式:a.當(dāng)10kV電纜系統(tǒng)電容電流小于30A時，應(yīng)采用不接地。b.當(dāng)10kV電纜系統(tǒng)電容電流大于30A時，需接地故障條件下運行時應(yīng)采用消弧線圈并聯(lián)電阻接地，需接地故障條件下跳閘時應(yīng)采用低電阻接地。

3）10kV具有發(fā)電機的系統(tǒng)接地方式：

50MW及以下發(fā)電機單相接地不要求瞬時切機時，電容電流不大于4A,應(yīng)采用不接地方式。50MW及以下發(fā)電機單相接地不要求瞬時切機時，電容電流大于4A,應(yīng)采用消弧線圈接地方式，安裝在發(fā)電機中性點。200MW及以上發(fā)電機單相接地要求瞬時切機時，宜采用高電阻接地方式，安裝在發(fā)電機中性點變壓器的二次繞組上。[6]

6 結(jié)束語

接地方式的具體選擇，必須從該系統(tǒng)自身的特點、運行經(jīng)驗以及設(shè)備配套條件，權(quán)衡利弊，因地制宜選擇，且隨著系統(tǒng)的不斷變化也要相應(yīng)的調(diào)整接地方式。中性點接地方式目前還沒有完美的解決方案，如何選擇中性點接地方式將對系統(tǒng)安全運行及可靠性影響很大，而供電的可靠性主要依靠系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及保護配置來保障。

[1]DL/T5153-2002，火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].

[2]GB50217-2007,電力工程電纜設(shè)計規(guī)范[S].

[3] DL/T5222-2005,導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].

[4] 弋東方,卓樂友.電力工程電氣設(shè)計手冊[M].北京：中國電力出版社,1989.

[5]GB50049-2011,小型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范[S].

[6] DL/T620-1997,交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].