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?,使得三相電容電流不對稱。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??梢妴蜗喙收蠒r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??梢娭行渣c(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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