高厂变中性点接地电阻锈蚀危害及处理

陈国栋，邢 斌

(大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

1 高压厂用变压器概况

某发电厂5号发电机变压器组为单元制接线，2台高压厂用变压器(下文简称高厂变)入口引自发电机出口，分别为6 kV 5A，5B，5C段母线供电。其中：5A高厂变为分裂变压器，接线组别Dyn1-yn1；5B高厂变为双绕组变压器，接线组别Dyn1；2台高厂变低压侧中性点各自经低电阻(6.07 Ω)接地(见图1)。

图1 发电机变压器组电气一次接线

机组厂用电系统正常运行期间，在6 kV厂用电系统某点发生单相金属性接地时，流过接地点的最大故障电流为：中性点零序CT变比为300/5，则此时二次侧电流值约10 A。

6 kV厂用电系统接地保护判据为：

其中：Imax—最大相电流；Ie—额定电流；Izd0—零序电流整定值。

考虑到与6 kV厂用电系统最末端母线馈线单相接地保护配合，高厂变中性点零序过流Ⅰ段保护动作值整定为2.87 A，时限为0.7 s，保护出口跳对应6 kV分支母线工作电源开关，同时闭锁该分支母线快切装置；零序过流Ⅱ段保护动作值整定为3.16 A，时限为1.0 s，保护出口启动发-变组保护全停动作，发-变组与系统解列灭磁。

2 异常现象危害分析

2013-12-06，运行人员定期巡回检查时，发现5 A高厂变B分支中性点接地电阻箱内部连接线锈蚀严重。

高压厂用电系统中性点接地方式与接地电容电流密切相关。根据国家相关规程：当高压厂用电系统的接地电容电流不大于时，中性点宜采用高电阻接地方式，也可采用不接地方式；当接地电容电流大于7 A时，中性点宜采用低电阻接地方式，也可采用不接地方式。

采用低电阻接地方式时，当发生一相金属性接地后，健全相电压会上升至系统电压；接地跳开后，三相电压迅速恢复到正常值，流过接地点的电流值由系统电容电流的大小和中性点电阻值共同决定。在发生非金属性接地时，受接地点电阻的影响，流过接地点和中性点的电流比金属性接地时有显著降低，同时健全相电压上升也显著降低，零序电压值约为单相金属性接地的一半。

由此可见，采用低电阻接地方式能在单相接地故障时产生限流降压作用，并能使故障设备及时切除，防止造成进一步损害。有试验表明，由于电阻能吸附大量的谐振能量，有电阻器的接地方式能从根本上抑制系统谐振过电压。大中型发电机组6 kV厂用电系统一般配置电缆，接地电容电流一般都超过10 A；辅机一般配置为2台，很多辅机或用电设备一般都有备用。相对于不接地系统发生单相接地的危害，不接地系统及时切除接地故障设备的危害更小。

中性点接地电阻因锈蚀等原因造成电阻值变大，在6 kV厂用电系统发生单相接地故障时，零序电流保护可能会发生拒动。因为6 kV厂用电系统接地保护按照小电阻接地运行方式整定计算，在中性点接地电阻值变大后，不能灵敏反应非金属性接地故障，馈线的零序电流保护不能有效配合，无法实现快速、有选择地切除故障点。

若中性点接地电阻因严重锈蚀引起中性点接地回路断路，高压厂用电系统中性点将变为不接地方式。厂用电系统馈线电缆一旦击穿即成为永久性故障，不可能自行恢复；若未及时跳闸则产生的电弧热量可使绝缘迅速烧损，直至发展成相间短路而跳闸，造成事故进一步扩大。在这种不接地方式下，当发生一相接地故障时，系统产生的过电压倍数比较高，弧光和铁磁谐振过电压的存在会使健全相的相电压升高3.5～5倍，这对电缆、开关柜的绝缘和热稳定都构成较大威胁。

3 原因分析及处理

3.1 锈蚀原因

(1)接地电阻柜进线方式不合理。该接地电阻柜采用上进下出方式，柜体顶端装有穿墙套管，若穿墙套管内、外部密封不严，雨水极易进入柜体内部。对接地电阻柜本体内部进行详细检查，发现穿墙套管引线铝排有水迹，可判定穿墙套管内部密封不严，雨水顺缝隙流入柜内，在接地电阻表面积聚。这是造成金属部件腐蚀的直接原因。

(2)接地电阻材质选用不当。为达到阻值稳定和耐腐蚀性能，接地电阻应选用不锈钢或镍铬合金材料。从现场检查情况看，该接地电阻所使用的材质未达到要求。

(3)接地电阻柜加热电源一直未送电，柜内加热器不能正常投运，造成柜内空气湿度超标。这是金属部件腐蚀的又一个主要原因。

3.2 处理过程

利用机组停备机会，拆解开5 A高厂变B分支中性点接地电阻箱连接线，利用双臂电桥实测接地电阻阻值为9.857 Ω，远超设计值。

对接地电阻箱内锈蚀部位进行除锈防腐处理，重新处理接地连接部位，再次实测接地电阻阻值为6.007 Ω，符合设计要求。

采用密封胶对柜顶部绝缘套管重新密封，并淋水试验确认密封严密。恢复柜内加热电源送电，将温湿度控制器投入“自动”运行方式，保持接地电阻柜内温湿度恒定。

4 结束语

在大型发电厂高压厂用电系统中，各路馈线均为电缆供电，发生接地故障时，接地电容电流一般均大于10 A，要求接地保护动作跳闸，以有效限制电弧过电压。如因接地电阻损坏，使系统接地形式发生改变，而其他措施如防谐振、保护等是按低电阻方式设计的，未发生改变，必然带来很大隐患。因此，应定期对发电机组厂用电系统中性点接地电阻箱进行检查维护，确保接地电阻值在设定范围内，以实现厂用电系统设备安全稳定运行。

1 DL/T5153—2002火力发电厂厂用电设计技术规定[S].

2 高春如．大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M].北京：中国电力出版社，2005.