中性點(diǎn)經(jīng)非線性電阻接地系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的應(yīng)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(guó)大部分使用為直接接地和不接地兩種方式，但在實(shí)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(shí)際生產(chǎn)中我們既要求系統(tǒng)供電安全性高同時(shí)又要及時(shí)查找并切除接地故障，但由于單相接地故障往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而最終導(dǎo)致故障擴(kuò)大，嚴(yán)重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，而中性點(diǎn)經(jīng)非線性電阻接地則有效解決了此種難題。

關(guān)鍵詞：接地;電阻;故障;分析

前 言

某火力發(fā)電廠裝機(jī)容量為4*125MW，其生產(chǎn)工藝流程為發(fā)電機(jī)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(tuán)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(diǎn)不接地系統(tǒng)，但在日常運(yùn)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(fù)荷電纜頭經(jīng)常擊穿爆炸，甚至引發(fā)電纜著火，嚴(yán)重影響了公司生產(chǎn)運(yùn)行，同時(shí)偶爾導(dǎo)致發(fā)變組跳閘停機(jī)事故。

一、 故障分析

35kV系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)建造為不接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相接地時(shí)由于不能及時(shí)尋找出故障相進(jìn)行處理，故障相電纜往往在接地后長(zhǎng)時(shí)間對(duì)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(kuò)大事故釀成火災(zāi)，造成此種事故原因有：

（1）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)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(shè)備可以繼續(xù)運(yùn)行，故不能及時(shí)識(shí)別單相接地故障[1]。

（2）由系統(tǒng)龐大，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)如果接地電流大于一定值時(shí)，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(shí)識(shí)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(guān)越級(jí)跳閘或鄰近電纜燒毀，擴(kuò)大事故。

二、技改方案

結(jié)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(shí)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(diǎn)接地電流的同時(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)配置零序過流繼電器構(gòu)成接地保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于中壓側(cè)開關(guān)跳閘，作為主變中壓側(cè)管型母線的故障保護(hù);同時(shí)在35kV系統(tǒng)各個(gè)饋線負(fù)荷電纜出線處加裝零序電流互感器，構(gòu)成接地保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于各負(fù)荷線路開關(guān)。

顯然，這種技改方案得到了預(yù)期效果，采用中性點(diǎn)經(jīng)中值電阻接地方式，可降低單相接地工頻電壓，因?yàn)槟苎杆偾谐收希怨ゎl電壓升高時(shí)間很短，中性點(diǎn)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(shí)經(jīng)電阻接地又有效的降低了接地時(shí)的故障電流，避免了發(fā)生接地故障時(shí)由于接地電流過大而導(dǎo)致設(shè)備損壞，越級(jí)跳閘等事故。

但是隨后的幾次故障中發(fā)現(xiàn)接地電阻會(huì)出現(xiàn)燃燒損壞現(xiàn)象，所以就考慮到在選用電阻時(shí)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(hù)靈敏動(dòng)作，電阻值過小又不能很好的降低接地電流并抑制中性點(diǎn)過電壓。因此我們對(duì)當(dāng)前電阻阻值進(jìn)行了重新考慮，但在經(jīng)過大量計(jì)算和分析后由于系統(tǒng)復(fù)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(dāng)前電阻改為非線性電阻（如圖），從而融合中性點(diǎn)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(diǎn)，即在正常情況下，中性點(diǎn)電壓很低，非線性電阻呈高阻態(tài)，流經(jīng)中性點(diǎn)電阻的電流很小，近似于開路狀態(tài)，此時(shí)該系統(tǒng)相當(dāng)于不接地系統(tǒng)。當(dāng)故障時(shí)，引發(fā)過電壓，中性點(diǎn)電壓會(huì)同時(shí)升高，此時(shí)非線性電阻則立即導(dǎo)通將電壓迅速降低，此時(shí)系統(tǒng)又成為接地系統(tǒng)，非線性電阻將過電壓限制在設(shè)定范圍內(nèi)，在消除單相弧光接地及諧振等故障的同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)主變中壓側(cè)35kV系統(tǒng)零序接地保護(hù)動(dòng)作，迅速切除故障點(diǎn)以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，也使得設(shè)備絕緣得到保護(hù)，降低了過電壓對(duì)設(shè)備的損壞。

三、分析總結(jié)

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

3.1限制了故障時(shí)產(chǎn)生的過電壓，降低了接地電流，消除接地時(shí)所產(chǎn)生的弧光及諧振，保護(hù)了電氣設(shè)備。

3.2與接地保護(hù)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(kuò)大。

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

因此，采用中性點(diǎn)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(yùn)用于我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)之中。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]王運(yùn)莉. 《高壓電工作業(yè)》.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2018.

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

作者簡(jiǎn)介

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