電廠廠用電系統中性點常見接地方式淺析與探討

范文江

摘 要：隨著發電廠單機容量的不斷增大，廠用電系統的容量也在增大，人們對廠用供電的可靠性、安全性等要求也越來越高，而廠用電系統中性點不接地、經消弧線圈接地、經電阻接地和直接接地這四種方式各有優點，但各自也存在缺點。本文僅對發電廠高壓廠用電系統中性點常見的不接地和經電阻接地這兩種方式進行分析，并根據分析結果和作者對目前國內部分電廠廠用電接線的實際情況了解，就應用進行探討。

關鍵詞：中性點; 接地; 系統; 電壓

中圖分類號：TM621? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-3315（2019）8-199-001

發電廠廠用電系統是指由機組高、低壓廠用變壓器、配電裝置和負載組成的系統。廠用電系統中性點是指向廠用系統供電的高、低變壓器低壓側星形繞組的公共點。廠用電系統是發電廠重要的部分，而不同的接地方式對廠用供電的連續性、系統設備的絕緣水平、過電壓水平、繼電保護以及通訊等都有不同程度的影響。由于廠用電系統中的電力設備多為變壓器、電動機，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接地方式時應考慮限制過電壓和單相接地電流幅值，以防設備損壞;同時還要考慮設備故障的恢復性。我們只有充分認識廠用電系統的特點，并針對該特點采用相應的中性點接地方式，才能收到較好的效果。

1.中性點不接地

中性點不接地系統正常運行時，中性點電壓為零，各相對地電壓為相電壓;但當各相對地電容不等時，中性點電壓不再為零，發生中性點位移現象，但因數值較小，故可忽略。當系統發生單相接地時（如1.1、1.2所述），流過故障點的電流為電容電流，此電流較小，如果線電壓、電流均平衡，則可繼續維持運行2小時，由運行人員查找、排除故障，減少了設備跳閘次數。其缺點是單相接地時非故障相對地電壓升高接近線電壓，因而對整個系統的絕緣水平要求較高，同時，當接地電容電流超過一定值時，可能會產生間歇性弧光接地過電壓，進而發展成相間故障，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相發生完全接地時，則中性點對地電壓：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，中性點對地電壓為負的故障相電壓。

1.2單相金屬性接地時的電流情況

W相接地時，因對地電容的變化，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），經計算接地電流的有效值為：Ic=3ωCUx，而正常運行時的一相對地電流為：Ic=ωCUx。可見單相故障時的接地電流等于正常運行時一相對地電容電流的三倍。由于對地電容與設備的結構和電纜長度等有關，故很難得到電容C的準確參數，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;對設備絕緣影響較大的是系統發生斷續性電弧接地，其最高過電壓值可達3.5倍相電壓。

2.中性點經消弧線圈接地

其正常運行參數與中性點不接地系統相同。單相接地故障時，利用流過消弧線圈的電感電流IL來補償接地電容電流Ic，達到減小接地電流的目的。目前，中性點經消弧線圈接地的方式已很少在發電廠廠用電系統中應用，故在此不再詳述。

3.中性點經電阻接地

中性點經電阻接地方式又分為經高阻接地和經低阻接地。

3.1中性點經低阻接地

設計時一般選用小于20歐的電阻柜接于變壓器中性點與地網之間，此一方面有效限制了系統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的靈敏度（相對不接地系統），達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。缺點是使負載的跳閘次數大大增加，降低了供電的可靠性。

3.2中性點經高阻接地

相對低阻接地方式，其設計時選用的電阻柜阻值較大，其特點介于不接地和低阻接地之間。

4.中性點直接接地

此種接地方式的主要特點是：發生單相接地時，故障電流大，對通信干擾大，不論是暫時性，還是永久性故障，設備均跳閘，降低了供電的可靠性;但對非故障相電壓影響小。可見中性點直接接地方式對過電壓和絕緣水平要求較低，安全性較高，保護構成較簡單，投資省，但可靠性低，所以在高壓廠用電系統中很少采用，故在此不再詳述。

5.結論

根據對廠用電系統中性點各種接地方式的分析，以及《火力發電廠廠用電設計技術規定》第4.2.1中的相關規定，結合各種接地方式的特點，所以國內200MW及以下的火電機組和燃氣機組的高壓廠用電多采用不接地方式;300MW及以上的火電機組多采用經電阻接地方式。其中當系統單相接地電流小于10A時，采用高阻接地系統，保護動作于信號;當系統單相接地電流大于10A時，采用低阻接地，保護動作于跳閘。本廠220MW機組6kV廠用采用中性點不接地系統;330MW煤機和F級燃機6kV廠用就采用中接點低阻接地系統。

參考文獻：

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