石油化工企业接地保护的应用

2018-06-22许健

科技与创新 2018年12期

许健

（镇海石化工程股份有限公司，浙江宁波 315040）

随着石油化工企业规模的不断扩大，对电网运行保护要求不断提高，且在地区经济增长与发展中地位影响越来越明显，因此，开展石油化工企业电网接地保护研究，以确保企业生产中电网供电运行的安全、稳定，为企业生产运行提供更加安全、可靠的保障，具有十分明显的积极作用和意义。

1 保护设计方案及特点分析

1.1 中性点不接地保护

中性点不接地系统是石油化工企业电网运行中传统接地保护设计所采用的一种系统方案，即在石油化工企业传统配电网系统运行中，在出现单相接地故障的情况下，经过故障点的容性电流相对较小，而配电网三相电源电压仍能够实现其对称性维护，对电网供电的连续性不造成影响，能够满足故障状态下持续运行1～2 h的电网供电稳定性需求所采用的一种接地保护模式。

1.2 中性点经消弧线圈接地保护

石油化工企业配电网接地保护中，在电网线路单相接地故障情况下，中性点经消弧线圈接地保护设计方案可实现故障点残余容性电流消除降低和促进接地电弧熄灭，从而避免长时间燃弧引起的相间短路。此外，需要注意的是，中性点经消弧线圈接地保护方案在石油化工企业配电网运行保护中，也具有一定的局限性，主要表现在以下几个方面：①在企业配电网接地保护设计中，消弧线圈是在通过人工计算与档位调整基础上以固定补偿方式设计实现的，其中，消弧线圈的固定补偿在石油化工企业配电网接地保护中，不能够随企业配电网运行方式变化进行实时调整和控制补偿量，进而无法满足电网各种运行环境下的实时过补偿状态需求，容易在电网运行保护中产生系统谐振情况。②石油化工企业配电网运行中高次谐波现象较为普遍，因此，采用中性点经消弧线圈接地保护时，其弧光接地中的谐波分量不能有效消除，对弧光产生及影响控制不够理想，容易对配电网供电运行的可靠性造成不利影响。③由于一些大型的石油化工企业中，配电网电力电缆数量较多，再加上线路跨度较长，采用中性点经消弧线圈接地保护中，消弧线圈的容量需求较大，导致实际设计应用中消弧线圈选型困难，影响其在企业配电网接地保护的设计应用。此外，中性点经消弧线圈接地保护方案中，对接地选线的准确性控制相对较低，因此，在故障维护中进行故障线路查找花费时间较多，对电网供电可靠性影响较为明显。综上所述，石油化工企业配电网接地保护设计中，由于中性点经消弧线圈接地方案中仍然存在弧光接地的可能，再加上接地选线不理想导致对供电稳定性影响较为明显，因此，这种接地保护方式在石油化工企业接地保护设计中应用也比较少。

1.3 中性点经电阻接地保护

中性点经电阻接地保护方案是指通过在电网电力系统的中性点与接地系统中人为接入电阻，以实现电网电力系统运行中的接地故障保护，进而确保电网供电运行的可靠性。这种接地保护方案在中性点经过电流与故障点电容电流相互接近时，通过中性点电阻接地方式能够对弧光接地过电压问题及影响进行有效解决，从而对电力系统的稳定运行进行保障。此外，中性点经电阻接地保护方案中，由于与电网接地电容电流相位差的有功电流电阻接入，使得电网运行中能够根据故障点接地电流的大小以及方向进行故障与非故障线路区分，促进电网线路故障排查与解决，确保电网供电运行的可靠性。需要注意的是，中性点经电阻接地保护方案在电网接地保护设计应用中，存在两种电阻接地连接方式，即接地变压器与低压母线连接以及接地变压器直接与主变压器线圈引线。

为了实现电网中电力系统的安全、可靠运行，需要在接地变压器中性点的电流互感器上设置相应的零序电流保护，以在接地变压器接地故障时实现保护，同时，在上述接地保护中，还需要在接地变压器的电源侧设置相应的电流速断以及过电流保护装置，以消除接地变压器相间故障及影响，确保电网安全、可靠运行。

此外，在中性点经电阻接地保护方案中，接地电阻的计算选择方面，通过模拟试验与计算验证显示，电网运行中电力系统弧光接地的过电压水平是随电阻额定通流IR的提升而降低，根据这一关系，结合电网接地保护设计中过电压水平要求低于2.0 p.u.，因此，接地电阻R的计算公式为：

式（1）中：IR为电力系统的电容电流。

2 石油化工企业接地保护应用实例分析

结合上述对石油化工企业配电网接地保护方案及特点的分析，以某石化企业110 kV变电站的接地保护设计为例，该变电站接地保护设计中采用了中性点经电阻接地方案，是以接地变压器直接接入主变压器低压侧线圈引线的接地方式实现变电站运行中接地故障保护，以确保整个企业电网供电运行的可靠性。

根据上述石油化工企业配电网中性点经电阻接地保护中，接地变压器与主变压器低压侧引线连接的继电保护设置与接地电阻计算选择方法，在确定其变电站出现中电缆线路长度与截面尺寸等参数情况下，对其电缆线路的单相接地故障下的总电容电流进行计算求取，同时，根据弧光接地过电压水平与电阻额定通流的关系，进行该变电站110 kV线路中性点经电阻接地保护的电阻大小进行计算求取，从而通过电阻接入实现电网运行接地保护。上述石化企业110 kV变电站中性点接地电阻值为31.75Ω，该石化企业110 kV变电站中性点经电阻接地保护方案自设计应用至今，在企业配电网接地保护中起到了非常重要的作用，保护效果十分明显。