电厂厂用电系统中性点常见接地方式浅析与探讨

    范文江

    摘 要：随着发电厂单机容量的不断增大，厂用电系统的容量也在增大，人们对厂用供电的可靠性、安全性等要求也越来越高，而厂用电系统中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地和直接接地这四种方式各有优点，但各自也存在缺点。本文仅对发电厂高压厂用电系统中性点常见的不接地和经电阻接地这两种方式进行分析，并根据分析结果和作者对目前国内部分电厂厂用电接线的实际情况了解，就应用进行探讨。

    关键词：中性点; 接地; 系统; 电压

    中图分类号：TM621? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ?文章编号：1006-3315（2019）8-199-001

    发电厂厂用电系统是指由机组高、低压厂用变压器、配电装置和负载组成的系统。厂用电系统中性点是指向厂用系统供电的高、低变压器低压侧星形绕组的公共点。厂用电系统是发电厂重要的部分，而不同的接地方式对厂用供电的连续性、系统设备的绝缘水平、过电压水平、继电保护以及通讯等都有不同程度的影响。由于厂用电系统中的电力设备多为变压器、电动机，且都为电缆连接，其绝缘较为薄弱，并且耐热能力相对较低，所以在选择厂用电中性点接地方式时应考虑限制过电压和单相接地电流幅值，以防设备损坏;同时还要考虑设备故障的恢复性。我们只有充分认识厂用电系统的特点，并针对该特点采用相应的中性点接地方式，才能收到较好的效果。

    1.中性点不接地

    中性点不接地系统正常运行时，中性点电压为零，各相对地电压为相电压;但当各相对地电容不等时，中性点电压不再为零，发生中性点位移现象，但因数值较小，故可忽略。当系统发生单相接地时（如1.1、1.2所述），流过故障点的电流为电容电流，此电流較小，如果线电压、电流均平衡，则可继续维持运行2小时，由运行人员查找、排除故障，减少了设备跳闸次数。其缺点是单相接地时非故障相对地电压升高接近线电压，因而对整个系统的绝缘水平要求较高，同时，当接地电容电流超过一定值时，可能会产生间歇性弧光接地过电压，进而发展成相间故障，造成损坏加剧。

    1.1单相金属性接地时的电压情况（三相分别用U、V、W表示）

    如W相发生完全接地时，则中性点对地电压：Un=-Uw

    各相对地电压情况：Uw=0; Uud=Uu+Un=Uu-Uw=Uuw; Uvd=Uv+Un=Uv-Uw=Uvw

    结论：故障相对地电压为零，非故障相对地电压为线电压，中性点对地电压为负的故障相电压。

    1.2单相金属性接地时的电流情况

    W相接地时，因对地电容的变化，使得三相电容电流不对称。W相电容电流为零，其他两相电容电流的有效值为：Icu=Icv=ωCUx。其中：Ux—相电压;ω—角频率;C—相对地电容。

    这时三相电流之和不再为零，大地有电流流过，W相接地处的电流简称为接地电流，用Ic表示。则：Ic=-（Icu+Icv），经计算接地电流的有效值为：Ic=3ωCUx，而正常运行时的一相对地电流为：Ic=ωCUx。可见单相故障时的接地电流等于正常运行时一相对地电容电流的三倍。由于对地电容与设备的结构和电缆长度等有关，故很难得到电容C的准确参数，只能估算。估算公式为：Ic=0.1*U*L（A） U—厂用电线电压（kV） L—电压U下所有电缆总长度（km）。

    1.3单相不完全接地时（即通过一定的电阻接地）

    电压、电流的变化值较金属性接地时要小一些;对设备绝缘影响较大的是系统发生断续性电弧接地，其最高过电压值可达3.5倍相电压。

    2.中性点经消弧线圈接地

    其正常运行参数与中性点不接地系统相同。单相接地故障时，利用流过消弧线圈的电感电流IL来补偿接地电容电流Ic，达到减小接地电流的目的。目前，中性点经消弧线圈接地的方式已很少在发电厂厂用电系统中应用，故在此不再详述。

    3.中性点经电阻接地

    中性点经电阻接地方式又分为经高阻接地和经低阻接地。

    3.1中性点经低阻接地

    设计时一般选用小于20欧的电阻柜接于变压器中性点与地网之间，此一方面有效限制了系统单相接地时的过流值，另外对非故障相电压影响也较小，同时还提高了零序过流保护的灵敏度（相对不接地系统），达到快速切除故障支路的目的;同时由于电阻的耗能作用，有效抑制了电弧接地过电压。缺点是使负载的跳闸次数大大增加，降低了供电的可靠性。

    3.2中性点经高阻接地

    相对低阻接地方式，其设计时选用的电阻柜阻值较大，其特点介于不接地和低阻接地之间。

    4.中性点直接接地

    此种接地方式的主要特点是：发生单相接地时，故障电流大，对通信干扰大，不论是暂时性，还是永久性故障，设备均跳闸，降低了供电的可靠性;但对非故障相电压影响小。可见中性点直接接地方式对过电压和绝缘水平要求较低，安全性较高，保护构成较简单，投资省，但可靠性低，所以在高压厂用电系统中很少采用，故在此不再详述。

    5.结论

    根据对厂用电系统中性点各种接地方式的分析，以及《火力发电厂厂用电设计技术规定》第4.2.1中的相关规定，结合各种接地方式的特点，所以国内200MW及以下的火电机组和燃气机组的高压厂用电多采用不接地方式;300MW及以上的火电机组多采用经电阻接地方式。其中当系统单相接地电流小于10A时，采用高阻接地系统，保护动作于信号;当系统单相接地电流大于10A时，采用低阻接地，保护动作于跳闸。本厂220MW机组6kV厂用采用中性点不接地系统;330MW煤机和F级燃机6kV厂用就采用中接点低阻接地系统。

    参考文献：

    [1]张宇.浅谈电厂厂用电中性点接地方式[J]《装备制造技术》，2011.8

    [2]李冠芝.发电厂厂用电系统中性点低电阻接地方式浅析[J]《华东电力》，2000.8

    [3]陈家斌.接地技术与接地装置[M]北京：中国电力出版社

    [4]国家电力公司华东电力设计院.《火力发电厂厂用电设计技术规定》，2002.4