风电场升压站低压侧中性点接地方式

陈云锋

(云南省电力建设公司，云南 昆明 650041)

1 前言

风电场风机分布一般较分散，所有风电机组分成2～3组，每组10～14台风机通过集电线路串接后将电能送往升压站，再经变压器升压后与系统变电所相连实现电能外送。内部集电线路一般采用35kV电缆或架空线路输送电能，距离在3～10km。风电场升压站低压侧中性点接地可以采用不接地方式、经消弧线圈接地和经小电阻接地方式。

2 中性点接地方式

2.1 中性点不接地方式

采用中性点不接地方式，单相接地时允许带故障运行两小时，供电可靠性高。高电压、长距离输电线单相接地时，电容电流一般很大，在接地处容易出现间歇电弧，引起电网产生高频振荡，形成过电压。发生单相接地，另外两相电压将升高倍，容易使绝缘薄弱处击穿，引起两相接地短路。当风电场容量较小或采用架空线时，集电线路电容电流也相对较小，通常采用中性点不接地方式。

2.2 经消弧线圈接地方式

为克服接地电容电流过大的缺点，可采用经消弧线圈接地方式。消弧线圈是一个有铁芯的可调电感线圈，当发生单相接地故障时，可形成一个与接地电容电流大小接近相等、方向相反的电感电流，电感电流补偿电容电流，使流经接地处的电流变得很小，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。通常消弧线圈最大补偿电流与最小补偿电流之比取2:1或2.5:1，并装设5～9个分调节接头。

采用消弧线圈接地方式的优点是当集电网容性电流变化时，消弧线圈接入容量调整方便;可降低线路单相接地时故障点的残流，有利于接地电弧的熄灭，避免长时间燃弧而导致相间短路。缺点是使小电流选线装置灵敏度降低，甚至无法选线;易产生串联谐振过电压现象，放大了变压器高压侧到低压侧的传递过电压;当采用电感电流来抵消电容电流时，无法抵消弧光接地时的全部高频分量，不能有效地限制弧光接地过电压。

当风电场集电线路采用电缆线路，且线路较长电容电流大于10A时，35kV中性点一般采用消弧线圈接地方式。

2.3 经小电阻接地方式

对于中性点经电阻接地的系统，在线路发生单相接地故障时，故障电流一般在100～1000A之间。保护装置可以根据检测到的故障电流，快速切除接地线路，从而不易使故障点发展为两点接地故障，有利于缩短故障线路修复时间。在接地故障期间，非故障相的电压也不高于线电压。此外，这种接地方式可以将系统发生接地故障时运行设备及城市通信系统的影响限制到最小程度;中性点设备投资费用也不高;事故率可降低，有利于整个系统安全可靠运行。对部分架空供电线路，还可以采用自动重合闸装置，以提高其对用户供电的可靠性。

当风电场35kV集电电缆较长时，需要的消弧线圈容量很大，会超出厂家可以生产的最大容量的消弧线圈，此时可以采用经小电阻接地方式。与经消弧线圈方式相比，经小电阻接地方式改变了接地电流相位，加速了回路中的残余电荷的泄放，促使接地电弧自熄，降低弧光间歇接地过电压，同时可提供足够的电流和零序电压，使零序保护可靠动作。

系统发生单相接地故障时，非故障相的稳态电压升高比采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式的稳态电压升高稍低。由于其显著的阻尼作用，可消除由于各种原因引起的系统谐振过电压，采用电阻接地是消除频繁发生的PT谐振过电压的最有效的办法。

中性点电阻对系统正常运行时的中性点位移电压具有抑制作用，使中性点位移电压减小。在正常运行时，接地变压器和接地电阻几乎是处于空载状态，只有在发生单相接地故障时，接地变才承受短时冲击电流。

采用中性点经小电阻接地方式，有利于无间隙避雷器的使用，不仅限制系统内的过电压水平，又可以降低雷电冲击过电压水平。

中性点经小电阻接地与线路零序保护配合，可准确地判断出故障线路并迅速切除，有利于可靠切除故障集电线路，减小对系统影响。同时故障时由于及时切除电源，可减少发生人身安全事故的机会。

当线路参数不对称会产生流过接地变压器中性点的零序电流，变电所接地网接地不良会导致接地变压器中性点零序电压加大。线路参数不对称达到一定的程度或两个因素的同时存在将引起接地变压器零序电流保护误动。因此应加强对电缆线路参数对称性及变电所接地网接地完好性的监测。

3 结束语

综上所述，当电容电流小于10A时，可以选用中性点不接地方式。当电容电流大于10A时，采用经消弧线圈接地方式较合适。考虑到经消弧线圈接地方式均采取过补偿方式，目前消弧线圈最大制造容量为3150kVA，其对应的允许电容电流应为100A左右，再考虑脱谐度10%的要求，当集电网系统的电容电流超过80A时，不宜选用经消弧线圈接地方式，而宜选用经小电阻接地方式。

当集电线路采取较长电缆线路时，从技术性能上分析，风电场升压站低压侧中性点宜采用低电阻接地方式，并配置集电线路零序保护和监测电缆线路参数对称性及变电所接地网接地完好性。

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