高廠變中性點接地電阻銹蝕危害及處理

陳國棟，邢 斌

(大唐淮南洛河發電廠，安徽 淮南 232008)

1 高壓廠用變壓器概況

某發電廠5號發電機變壓器組為單元制接線，2臺高壓廠用變壓器(下文簡稱高廠變)入口引自發電機出口，分別為6 kV 5A，5B，5C段母線供電。其中：5A高廠變為分裂變壓器，接線組別Dyn1-yn1；5B高廠變為雙繞組變壓器，接線組別Dyn1；2臺高廠變低壓側中性點各自經低電阻(6.07 Ω)接地(見圖1)。

圖1 發電機變壓器組電氣一次接線

機組廠用電系統正常運行期間，在6 kV廠用電系統某點發生單相金屬性接地時，流過接地點的最大故障電流為：中性點零序CT變比為300/5，則此時二次側電流值約10 A。

6 kV廠用電系統接地保護判據為：

其中：Imax—最大相電流；Ie—額定電流；Izd0—零序電流整定值。

考慮到與6 kV廠用電系統最末端母線饋線單相接地保護配合，高廠變中性點零序過流Ⅰ段保護動作值整定為2.87 A，時限為0.7 s，保護出口跳對應6 kV分支母線工作電源開關，同時閉鎖該分支母線快切裝置；零序過流Ⅱ段保護動作值整定為3.16 A，時限為1.0 s，保護出口啟動發-變組保護全停動作，發-變組與系統解列滅磁。

2 異常現象危害分析

2013-12-06，運行人員定期巡回檢查時，發現5 A高廠變B分支中性點接地電阻箱內部連接線銹蝕嚴重。

高壓廠用電系統中性點接地方式與接地電容電流密切相關。根據國家相關規程：當高壓廠用電系統的接地電容電流不大于時，中性點宜采用高電阻接地方式，也可采用不接地方式；當接地電容電流大于7 A時，中性點宜采用低電阻接地方式，也可采用不接地方式。

采用低電阻接地方式時，當發生一相金屬性接地后，健全相電壓會上升至系統電壓；接地跳開后，三相電壓迅速恢復到正常值，流過接地點的電流值由系統電容電流的大小和中性點電阻值共同決定。在發生非金屬性接地時，受接地點電阻的影響，流過接地點和中性點的電流比金屬性接地時有顯著降低，同時健全相電壓上升也顯著降低，零序電壓值約為單相金屬性接地的一半。

由此可見，采用低電阻接地方式能在單相接地故障時產生限流降壓作用，并能使故障設備及時切除，防止造成進一步損害。有試驗表明，由于電阻能吸附大量的諧振能量，有電阻器的接地方式能從根本上抑制系統諧振過電壓。大中型發電機組6 kV廠用電系統一般配置電纜，接地電容電流一般都超過10 A；輔機一般配置為2臺，很多輔機或用電設備一般都有備用。相對于不接地系統發生單相接地的危害，不接地系統及時切除接地故障設備的危害更小。

中性點接地電阻因銹蝕等原因造成電阻值變大，在6 kV廠用電系統發生單相接地故障時，零序電流保護可能會發生拒動。因為6 kV廠用電系統接地保護按照小電阻接地運行方式整定計算，在中性點接地電阻值變大后，不能靈敏反應非金屬性接地故障，饋線的零序電流保護不能有效配合，無法實現快速、有選擇地切除故障點。

若中性點接地電阻因嚴重銹蝕引起中性點接地回路斷路，高壓廠用電系統中性點將變為不接地方式。廠用電系統饋線電纜一旦擊穿即成為永久性故障，不可能自行恢復；若未及時跳閘則產生的電弧熱量可使絕緣迅速燒損，直至發展成相間短路而跳閘，造成事故進一步擴大。在這種不接地方式下，當發生一相接地故障時，系統產生的過電壓倍數比較高，弧光和鐵磁諧振過電壓的存在會使健全相的相電壓升高3.5～5倍，這對電纜、開關柜的絕緣和熱穩定都構成較大威脅。

3 原因分析及處理

3.1 銹蝕原因

(1)接地電阻柜進線方式不合理。該接地電阻柜采用上進下出方式，柜體頂端裝有穿墻套管，若穿墻套管內、外部密封不嚴，雨水極易進入柜體內部。對接地電阻柜本體內部進行詳細檢查，發現穿墻套管引線鋁排有水跡，可判定穿墻套管內部密封不嚴，雨水順縫隙流入柜內，在接地電阻表面積聚。這是造成金屬部件腐蝕的直接原因。

(2)接地電阻材質選用不當。為達到阻值穩定和耐腐蝕性能，接地電阻應選用不銹鋼或鎳鉻合金材料。從現場檢查情況看，該接地電阻所使用的材質未達到要求。

(3)接地電阻柜加熱電源一直未送電，柜內加熱器不能正常投運，造成柜內空氣濕度超標。這是金屬部件腐蝕的又一個主要原因。

3.2 處理過程

利用機組停備機會，拆解開5 A高廠變B分支中性點接地電阻箱連接線，利用雙臂電橋實測接地電阻阻值為9.857 Ω，遠超設計值。

對接地電阻箱內銹蝕部位進行除銹防腐處理，重新處理接地連接部位，再次實測接地電阻阻值為6.007 Ω，符合設計要求。

采用密封膠對柜頂部絕緣套管重新密封，并淋水試驗確認密封嚴密。恢復柜內加熱電源送電，將溫濕度控制器投入“自動”運行方式，保持接地電阻柜內溫濕度恒定。

4 結束語

在大型發電廠高壓廠用電系統中，各路饋線均為電纜供電，發生接地故障時，接地電容電流一般均大于10 A，要求接地保護動作跳閘，以有效限制電弧過電壓。如因接地電阻損壞，使系統接地形式發生改變，而其他措施如防諧振、保護等是按低電阻方式設計的，未發生改變，必然帶來很大隱患。因此，應定期對發電機組廠用電系統中性點接地電阻箱進行檢查維護，確保接地電阻值在設定范圍內，以實現廠用電系統設備安全穩定運行。

1 DL/T5153—2002火力發電廠廠用電設計技術規定[S].

2 高春如．大型發電機組繼電保護整定計算與運行技術[M].北京：中國電力出版社，2005.