燒結余熱電廠及化工配套工程的10kV系統接地方式探討

／浙江西子聯合工程有限公司 孔德晶 王芳 許同華／

0 前言

常規設計對110～500kV系統，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，降低絕緣水平和設備造價；對10～35kV系統采用中性點不接地，單相短路電流小僅為系統的電容電流，可故障運行兩小時，供電可靠性高。當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，達到自動熄弧繼續供電不跳閘，消除間歇性電弧過電壓。

國外經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，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系統中性點接地方式

1）當10kV廠用系統電容電流小于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，從而降低過電壓水平，減少單相接地故障發展為相間短路的機率。

不接地方式：國內常采用，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，零序電壓監察、分路拉閘判斷或零序CT報警。

2）當10kV廠用系統電容電流大于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：國內常采用，總的接地電流大于10A,電弧不能自動消除，產生3.5-5倍的較高電弧過電壓，易發展為相間短路，應立即跳閘。

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

2 單相接地故障

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

2）當10kV廠用系統電容電流大于7A時，單相接地跳閘。

3 絕緣水平

電力電纜導體與絕緣屏蔽或金屬層之間額定電壓應符合：

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

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

絕緣水平結論：

1）當10kV廠用系統電容電流大于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8小時，或發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電工程配置2臺蓄熱器系統，3臺雙壓余熱鍋爐、1臺燃氣過熱鍋爐和1臺30MW補汽凝汽式汽輪發電機組,出口電壓10.5kV，設發電機出口母線，采用單母線分段的接線方式，經38.5±2×2.5%/10.5kV 31500kVA YN，d11主變壓器接入35kV系統，10kV廠用系統采用不接地方式。

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，設置兩臺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。屬于不直接連接發電機的10kV系統且電容電流大于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表格：

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長春化工(盤錦)有限公司熱電廠全復水式汽機工程，利用廠區工藝用汽的余熱蒸汽，建設一套汽輪發電機組及其附屬設備。本工程規模為一臺18MW汽輪發電機組，發電機出口電壓10.5kV。發電機出口以發變組形式接至20/10kV 25MVA主變壓器10.5kV側，主變高壓側接至廠內20kV系統。發電機單相接地要求瞬時切機，采用高電阻接地方式，電阻器安裝在發電機中性點變壓器的二次繞組上。

5 分析及結論

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，直接影響系統的絕緣水平、供電的可靠性和連續性、設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供電的影響最小，設備能夠繼續運行較長時間，減少設備相互間的影響，故障電流對設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較低，不破壞系統絕緣而發展成相間故障。c.設備訂貨方便，接地保護簡單，投資小。

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

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

3）10kV具有發電機的系統接地方式：

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

6 結束語

接地方式的具體選擇，必須從該系統自身的特點、運行經驗以及設備配套條件，權衡利弊，因地制宜選擇，且隨著系統的不斷變化也要相應的調整接地方式。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網絡構成及保護配置來保障。

[1]DL/T5153-2002，火力發電廠廠用電設計技術規定[S].

[2]GB50217-2007,電力工程電纜設計規范[S].

[3] DL/T5222-2005,導體和電器選擇設計技術規定[S].

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

[5]GB50049-2011,小型火力發電廠設計規范[S].

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