瓦斯發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式選擇分析

程宏

（西山煤電發(fā)電公司屯蘭瓦斯電廠，山西 太原 030200）

我國環(huán)保部門以及國際環(huán)保組織專門發(fā)布了排放煤礦瓦斯的標(biāo)準(zhǔn)，明確指出排放氣體中所含甲烷的具體濃度，因此，對于煤礦行業(yè)而言，對于甲烷含量較高的瓦斯，要進(jìn)行二次利用，不能直接排放。我國近幾年大力提倡綠色發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，各行各業(yè)均要提高環(huán)保意識。對于煤礦行業(yè)，瓦斯發(fā)電是一件不可或缺的事情，使用瓦斯發(fā)電機(jī)組代替煤礦，可以有效地降低二氧化碳的排放量，減輕地球的壓力，為綠色發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量，將環(huán)保理念體現(xiàn)在生產(chǎn)勞動中。

1 工程案例分析

案例一：某瓦斯發(fā)電站，該站內(nèi)有8 臺標(biāo)準(zhǔn)為500kW 的瓦斯發(fā)電機(jī)組，出口處的電壓強(qiáng)度是105kV，發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量比較小，發(fā)生故障時(shí)電流不能超過規(guī)定值，所以使用了不接地這種方式，這種接線方式有效地保護(hù)了定子線圈，瓦斯發(fā)電機(jī)的使用年限有所延長，對于發(fā)電站發(fā)展而言，有效的節(jié)約了成本，提高了效益。下圖1 表示的是詳細(xì)的接線方式。

案例二：某瓦斯發(fā)電站，該站內(nèi)有3 臺標(biāo)準(zhǔn)為3045kW的瓦斯發(fā)電機(jī)組，連接變電所的電壓強(qiáng)度為10kV，因?yàn)橥咚拱l(fā)電站距離變電所較遠(yuǎn)，所以選擇的是高電阻接地方式。像這種瓦斯發(fā)電站，高電阻接地方式的安全性最高，該瓦斯發(fā)電站的相關(guān)負(fù)責(zé)人在接地方式的選擇上，會全面考慮本站的實(shí)際情況，完全不會為了圖方便，照搬其他發(fā)電站的接地方式，這樣就實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，最大程度地保障了現(xiàn)場工作人員的生命安全。

圖1 不接地方式

圖2 高電阻接地方式

案例三：某瓦斯發(fā)電站，該站內(nèi)有8 臺標(biāo)準(zhǔn)為500kW 的瓦斯發(fā)電機(jī)組，出口處的電壓強(qiáng)度是400 伏特，如果瓦斯發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中需要輸入220V 的電壓時(shí)，就可將開關(guān)接地或者選擇另一種接地方式，該發(fā)電站的安全狀況一直良好，對瓦斯的利用率也十分高，相較于普通的發(fā)電站，該站對排放的瓦斯進(jìn)行了二次利用，減少了氣體污染。我國大力提倡綠色發(fā)展，這樣的瓦斯發(fā)電站完全符合綠色發(fā)展理念，在環(huán)境保護(hù)方面有著一定的貢獻(xiàn)。

2 發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地的方式

選擇發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)的接地時(shí)需要考慮發(fā)電機(jī)的保護(hù)配置、出口電壓等，我國針對發(fā)電機(jī)廠安全設(shè)計(jì)的文件中明確指出，可以使用高電阻、經(jīng)消弧線圈以及不接地的方式。一些發(fā)電機(jī)的內(nèi)部出現(xiàn)故障，需要瞬時(shí)切機(jī)時(shí)，可以使用高電阻這種接地方式；一些發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量比較大，并且需要滿足內(nèi)部單相接地故障繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，可以使用經(jīng)消弧線圈這種接地方式；一些發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量比較小，并且發(fā)生故障時(shí)電流不能超過規(guī)定值時(shí)，可以使用不接地這種方式。

2.1 高電阻接地方式

一些發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量相對較大，接地故障時(shí)，電流可以超過規(guī)定值，但是，要通過高電阻接地的方式將電流快速控制在10 ～15A 的范圍中，確保電源能夠正常供電，不跳閘、不停機(jī)，與此同時(shí)，還要將電壓控制在額定電壓的2.6 倍以內(nèi)。但是，這種高電阻接地方式有一定的缺點(diǎn)：暫態(tài)接地電流在整個(gè)過程中會變得很大，即使發(fā)電機(jī)故障得到了快速解決，鐵芯在一定程度上有了較嚴(yán)重的損壞，并且這種接地方式會對供電系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而降低供電過程中的安全性。

2.2 經(jīng)消弧線圈接地方式

一些發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量比較大，并且需要滿足內(nèi)部單相接地故障繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，需要使用經(jīng)消弧線圈這種接地方式，這樣會對單相接地電容電流起到補(bǔ)償作用，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中，消弧線圈中會有感性電流產(chǎn)生。這種接地方式有個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：能夠最大程度地降低發(fā)電機(jī)內(nèi)部的損耗，可以有效延長發(fā)電機(jī)的使用壽命，但是，也有缺點(diǎn)，接地的電流比較小，發(fā)電機(jī)在使用過程中會遇到一些困難。

2.3 不接地方式

這種方式的優(yōu)勢在于簡單的接線以及簡潔的中性點(diǎn)設(shè)備。一些發(fā)電機(jī)的機(jī)組容量比較小，并且發(fā)生故障時(shí)，電流不能超過規(guī)定值時(shí)，需要使用不接地這種方式。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的電容電流一旦超過規(guī)定值，就會損壞定子線圈，嚴(yán)重時(shí)，會直接使發(fā)電機(jī)報(bào)廢，無法恢復(fù)正常。

2.4 直接接地方式

上文中已經(jīng)對三種常見的接地方式進(jìn)行了詳細(xì)介紹，每一種接地方式都要各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。除此之外，還有直接接地這種方式。在實(shí)際應(yīng)用中，這種接地方式適用于出口電壓標(biāo)準(zhǔn)為400 伏特的發(fā)電機(jī)中，能夠提供較大的電壓，為發(fā)電廠帶來了較大的便利。但是，這種接地方式并不是完美的，它有個(gè)缺點(diǎn)：單相接地時(shí)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部會產(chǎn)生特別大的穩(wěn)態(tài)電流和暫態(tài)電流，這樣就會對發(fā)電機(jī)造成很大的傷害，對實(shí)際工程案例進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，這種接地方式對發(fā)電機(jī)組的損壞率較高，在生產(chǎn)過程中帶來的經(jīng)濟(jì)壓力較大，即使能夠在發(fā)電過程中提供一些方便，但是，綜合考慮后發(fā)現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)效益的影響較大，也對安全生產(chǎn)造成了威脅，因此，現(xiàn)在很多發(fā)電廠中都不再使用這種接地方式。

3 瓦斯發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地的方式

當(dāng)前，不論是世界上哪一個(gè)國家的瓦斯發(fā)電機(jī)，最大的單機(jī)容量都是4000kW，也就是說，所有的瓦斯發(fā)電機(jī)都是小容量的。但是，和普通發(fā)電機(jī)廠不同的是，瓦斯發(fā)電機(jī)的容量雖然小，電廠的瓦斯發(fā)電機(jī)數(shù)量較多，還是同時(shí)運(yùn)行的。除此之外，瓦斯電廠經(jīng)常會修建正在礦井變電所附近，因此，選擇瓦斯發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)接地的方式時(shí)需要將電力系統(tǒng)的規(guī)定考慮進(jìn)去，在這個(gè)過程中，需要謹(jǐn)慎對待，是有一定難度的。

3.1 出口電壓較高時(shí)的接地方式

一些瓦斯電機(jī)組的出口電壓比較高，例如，像6（10）kV 的瓦斯發(fā)電機(jī)組，選擇它的接地方式時(shí)，需要考慮的因素和普通發(fā)電機(jī)的一樣，容量比較小，并且發(fā)生故障時(shí)電流不能超過規(guī)定值時(shí)，需要使用不接地這種方式。通常情況下，在接入系統(tǒng)中檢測到瓦斯發(fā)電機(jī)的電壓升高后，就要選擇不接地方式，若是系統(tǒng)中接入的直接是出口處的電壓，并且線路比較長時(shí)，首先，要判斷單相電流電容的大小，再對接地方式進(jìn)行選擇，一般使用的是接地方式。瓦斯電機(jī)組與普通的發(fā)電機(jī)還是具有一定的差距，為了實(shí)現(xiàn)安全發(fā)電，當(dāng)瓦斯電機(jī)組出口處的電壓比較高時(shí)，一定要按照實(shí)際情況選擇最合適、最安全的接地方式，相關(guān)工作人員必須具備強(qiáng)硬的專業(yè)素養(yǎng)和認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，千萬不能尋求方便照搬以往工程中運(yùn)用的接地方式，只有這樣，才能延長瓦斯電機(jī)組的使用壽命。

3.2 出口電壓較低時(shí)的接地方式

一些瓦斯電機(jī)組的出口處電壓比較低，例如，像400V的瓦斯發(fā)電機(jī)組，這種電機(jī)組通常有兩種接地方式，分別是三相五線制和三相三線制，通俗地講，這種出口處電壓比較低的瓦斯電機(jī)組可選擇直接接地和不接地這兩種方式，在實(shí)際的工程中，通常會選擇不接地的方式，如果瓦斯發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中需要輸入220V 的電壓時(shí)，就可將開關(guān)接地或者選擇另一種接地方式，只有這樣，才能最大程度地提高施工現(xiàn)場的安全系數(shù)，也能延長瓦斯電機(jī)組的使用年限，實(shí)現(xiàn)真正意義上的環(huán)保與節(jié)約。

4 結(jié)語

我國的煤礦行業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)階段各種模式的礦廠不計(jì)其數(shù)。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，我國規(guī)模較大的煤礦主要分為兩種，分別是煤與瓦斯突出礦井、高瓦斯礦井，不論是哪種礦井，都有著豐富的瓦斯儲量。使用瓦斯發(fā)電正好實(shí)現(xiàn)了能源的二次利用，有效解決了瓦斯的排放問題，長期堅(jiān)持以后，我國的環(huán)境問題就能得到有效解決，符合綠色發(fā)展理念。