大型水泥廠中壓供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地探討

何家成

摘 要：在我國電網(wǎng)建設(shè)中，傳統(tǒng)中壓供配電系統(tǒng)一般采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式，但隨著工業(yè)企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，不接地的中壓供配電系統(tǒng)以不太合適，尤其是在大型水泥廠建設(shè)中，中壓供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地已成為電氣施工的重點(diǎn)。本文結(jié)合大型水泥廠建設(shè)實(shí)踐，對中壓供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行深入的探討，以進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：中壓供配電系統(tǒng)；中性點(diǎn)接地；接地方式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.155

1 引言

電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全等多方面的綜合問題，是電力系統(tǒng)中確保供電安全性的重要應(yīng)用技術(shù)。中性點(diǎn)接地方式廣泛應(yīng)用于中低壓培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)，尤其是中亞電網(wǎng)，擔(dān)負(fù)著直接供電的任務(wù)，這使其對安全性的要求十分嚴(yán)格。在大型工業(yè)企業(yè)建設(shè)中，中壓電網(wǎng)是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式有利于提高供電連續(xù)性。大型水泥廠電氣工程施工中，中性點(diǎn)接地的方式影響供電安全性和穩(wěn)定性，從根本上完善大型水泥廠配電系統(tǒng)的中性點(diǎn)借地方是，解決各種方案中的難題，對于進(jìn)一步提升配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有積極的意義和現(xiàn)實(shí)價值。針對大型水泥廠電氣施工而言，考慮到供電安全、絕緣以及人身安全等因素，中性點(diǎn)接地方式主要有中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和直接接地等幾種。

2 中壓供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)不同接地方式

2.1 中性點(diǎn)不接地

在大型水泥廠電氣工程建設(shè)的實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，中性點(diǎn)不接地方式因接地程度系數(shù)k<0，當(dāng)配電規(guī)模較小時，單項接地故障發(fā)生時的故障電流值較小，三相系統(tǒng)的平衡未被破壞，在這種情況下配電系統(tǒng)會被允許運(yùn)行一段時間，通常不會影響供電。但當(dāng)配電規(guī)模較大時，接地電流過大容易對系統(tǒng)絕緣產(chǎn)生影響，故障下的兩相對地電壓將升高3倍以沈陽，很容易導(dǎo)致相間短路，嚴(yán)重影響配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此這種模式在當(dāng)前規(guī)模較大的大型水泥廠電氣工程設(shè)計建設(shè)中不再使用，而是被其他接地方式所替代。

2.2 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地是當(dāng)前大型工礦企業(yè)在電氣工程建設(shè)設(shè)計中常用的中性點(diǎn)接地方式，通常是在中性點(diǎn)串接電阻器來降低中性點(diǎn)電位，擬制電網(wǎng)過電壓的幅值，進(jìn)而使中性點(diǎn)獲得保護(hù)。在中壓配電系統(tǒng)中，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式的電阻選擇分為高電阻、中電阻和小電阻三種形式，其對應(yīng)的電阻值分別為：①高電阻>100Ω，接地故障電流<10A；②中電阻10～100Ω，30A<接地故障電流<300A；③小電阻<10Ω，接地故障電流>600A。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式下，接地電弧過電壓經(jīng)電阻泄漏后得到明顯抑制，而且經(jīng)電阻的中性點(diǎn)點(diǎn)位快速衰減，進(jìn)而使配電系統(tǒng)得到保護(hù)，大大提高了安全性。

2.3 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地是中壓配電系統(tǒng)廠用電的接地方式之一，而且在大型工礦企業(yè)的實(shí)踐運(yùn)用中獲得良好的效果。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地具有諸多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)中壓配電系統(tǒng)發(fā)生瞬間單相接地故障時不斷電，不會引起繼電保護(hù)和斷路器動作。消弧線圈的電磁兼容性能較高，而且接地電流與故障點(diǎn)位置無關(guān)，能夠瞬間熄滅接地電弧，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)保護(hù)。但在實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，消弧線圈的電感值并非固定，而是與電纜線路的長度具有直接的關(guān)系，因此一旦中壓配電電纜線路長度較大時，消弧線圈的電感值就很難調(diào)整到最佳狀態(tài)，進(jìn)而影響安全保護(hù)性能。

3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)技術(shù)性能

針對大型水泥廠建設(shè)項目而言，中壓配電線路中性點(diǎn)接地方式選擇經(jīng)電阻介入方式較為合適，雖然施工成本有所增加，但其在絕緣保護(hù)、安全穩(wěn)定性等方面具有突出的優(yōu)勢。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式的采用是結(jié)合了大型水泥廠供電工程的實(shí)際情況而確定的，與不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式相比較，經(jīng)電阻接地更加適合，因?yàn)榇笮退鄰S供配電系統(tǒng)多采用電纜線路供電的形式，而且電纜線路較長，經(jīng)消弧線圈接地不易調(diào)節(jié)線圈電感值。

實(shí)踐分析可知，大型水泥廠中壓供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)電阻接地能夠顯著提升供電的可靠性，而且其對人身安全的影響十分有限。此外，由于大型水泥廠供配電系統(tǒng)多采用電纜線路，而對于電纜線路由于單相接地的過渡電阻一般較小，靈敏度沒有問題，因此中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的繼電保護(hù)配置可采用不同時限的零序電流保護(hù)，或采用零序方向保護(hù)。綜上所述，大型水泥廠供配電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式選擇經(jīng)電阻接地具有較高的技術(shù)性能。

4 中性點(diǎn)接地方式中電阻的選型計算與電阻接入

大型水泥廠供配電中壓系統(tǒng)經(jīng)電阻接地方式在選擇電阻類型時，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。通常高電阻、中電阻與小電阻等不同接地方式的參數(shù)范圍不同，即高電阻電阻值大于100Ω，單項接地電流小于10A；中電阻電阻值在10～100Ω范圍值之內(nèi)，單相接地電流在30～300A范圍值之內(nèi)；小電阻電阻值小于10Ω，單項接地電流大于600A。高電阻通常用于大型發(fā)電機(jī)回路，不適于水泥廠中壓系統(tǒng)。小電阻接地故障電流達(dá)600～1000A，故障電流過大，且且造價較高，體積較大，對合金材料的要求較高，因此也不適于水泥廠中壓系統(tǒng)。中電阻接地方式可采用零序電流互感器獲取零序電流，而且造價不高，中保繼電器也能夠適應(yīng)，因此可選擇經(jīng)中電阻接地方式。

電阻選型計算方式如下： ； ； 。式中、、分別表示阻性電流、容性電流、單相接地故障電流，U、R分別表示相電壓、電阻值。在大型水泥廠電氣工程中，由于普遍采用電力變壓器為6-10kV繞組三角形聯(lián)結(jié)，因此可采用Y/Y附加三角平衡繞組的變壓器來實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)電阻接地。

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