瓦斯发电机中性点接地方式选择分析

程宏

（西山煤电发电公司屯兰瓦斯电厂，山西 太原 030200）

我国环保部门以及国际环保组织专门发布了排放煤矿瓦斯的标准，明确指出排放气体中所含甲烷的具体浓度，因此，对于煤矿行业而言，对于甲烷含量较高的瓦斯，要进行二次利用，不能直接排放。我国近几年大力提倡绿色发展，为了实现可持续发展目标，各行各业均要提高环保意识。对于煤矿行业，瓦斯发电是一件不可或缺的事情，使用瓦斯发电机组代替煤矿，可以有效地降低二氧化碳的排放量，减轻地球的压力，为绿色发展贡献一份力量，将环保理念体现在生产劳动中。

1 工程案例分析

案例一：某瓦斯发电站，该站内有8 台标准为500kW 的瓦斯发电机组，出口处的电压强度是105kV，发电机的机组容量比较小，发生故障时电流不能超过规定值，所以使用了不接地这种方式，这种接线方式有效地保护了定子线圈，瓦斯发电机的使用年限有所延长，对于发电站发展而言，有效的节约了成本，提高了效益。下图1 表示的是详细的接线方式。

案例二：某瓦斯发电站，该站内有3 台标准为3045kW的瓦斯发电机组，连接变电所的电压强度为10kV，因为瓦斯发电站距离变电所较远，所以选择的是高电阻接地方式。像这种瓦斯发电站，高电阻接地方式的安全性最高，该瓦斯发电站的相关负责人在接地方式的选择上，会全面考虑本站的实际情况，完全不会为了图方便，照搬其他发电站的接地方式，这样就实现了安全生产，最大程度地保障了现场工作人员的生命安全。

图1 不接地方式

图2 高电阻接地方式

案例三：某瓦斯发电站，该站内有8 台标准为500kW 的瓦斯发电机组，出口处的电压强度是400 伏特，如果瓦斯发电机在运行过程中需要输入220V 的电压时，就可将开关接地或者选择另一种接地方式，该发电站的安全状况一直良好，对瓦斯的利用率也十分高，相较于普通的发电站，该站对排放的瓦斯进行了二次利用，减少了气体污染。我国大力提倡绿色发展，这样的瓦斯发电站完全符合绿色发展理念，在环境保护方面有着一定的贡献。

2 发电机组中性点接地的方式

选择发电机组中性点的接地时需要考虑发电机的保护配置、出口电压等，我国针对发电机厂安全设计的文件中明确指出，可以使用高电阻、经消弧线圈以及不接地的方式。一些发电机的内部出现故障，需要瞬时切机时，可以使用高电阻这种接地方式；一些发电机的机组容量比较大，并且需要满足内部单相接地故障继续运行时，可以使用经消弧线圈这种接地方式；一些发电机的机组容量比较小，并且发生故障时电流不能超过规定值时，可以使用不接地这种方式。

2.1 高电阻接地方式

一些发电机的机组容量相对较大，接地故障时，电流可以超过规定值，但是，要通过高电阻接地的方式将电流快速控制在10 ～15A 的范围中，确保电源能够正常供电，不跳闸、不停机，与此同时，还要将电压控制在额定电压的2.6 倍以内。但是，这种高电阻接地方式有一定的缺点：暂态接地电流在整个过程中会变得很大，即使发电机故障得到了快速解决，铁芯在一定程度上有了较严重的损坏，并且这种接地方式会对供电系统产生不良影响，进而降低供电过程中的安全性。

2.2 经消弧线圈接地方式

一些发电机的机组容量比较大，并且需要满足内部单相接地故障继续运行时，需要使用经消弧线圈这种接地方式，这样会对单相接地电容电流起到补偿作用，因为发电机在运行过程中，消弧线圈中会有感性电流产生。这种接地方式有个显著的优点：能够最大程度地降低发电机内部的损耗，可以有效延长发电机的使用寿命，但是，也有缺点，接地的电流比较小，发电机在使用过程中会遇到一些困难。

2.3 不接地方式

这种方式的优势在于简单的接线以及简洁的中性点设备。一些发电机的机组容量比较小，并且发生故障时，电流不能超过规定值时，需要使用不接地这种方式。因为发电机的电容电流一旦超过规定值，就会损坏定子线圈，严重时，会直接使发电机报废，无法恢复正常。

2.4 直接接地方式

上文中已经对三种常见的接地方式进行了详细介绍，每一种接地方式都要各自的优点和缺点。除此之外，还有直接接地这种方式。在实际应用中，这种接地方式适用于出口电压标准为400 伏特的发电机中，能够提供较大的电压，为发电厂带来了较大的便利。但是，这种接地方式并不是完美的，它有个缺点：单相接地时，发电机内部会产生特别大的稳态电流和暂态电流，这样就会对发电机造成很大的伤害，对实际工程案例进行分析后发现，这种接地方式对发电机组的损坏率较高，在生产过程中带来的经济压力较大，即使能够在发电过程中提供一些方便，但是，综合考虑后发现对经济效益的影响较大，也对安全生产造成了威胁，因此，现在很多发电厂中都不再使用这种接地方式。

3 瓦斯发电机组中性点接地的方式

当前，不论是世界上哪一个国家的瓦斯发电机，最大的单机容量都是4000kW，也就是说，所有的瓦斯发电机都是小容量的。但是，和普通发电机厂不同的是，瓦斯发电机的容量虽然小，电厂的瓦斯发电机数量较多，还是同时运行的。除此之外，瓦斯电厂经常会修建正在矿井变电所附近，因此，选择瓦斯发电机组中性点接地的方式时需要将电力系统的规定考虑进去，在这个过程中，需要谨慎对待，是有一定难度的。

3.1 出口电压较高时的接地方式

一些瓦斯电机组的出口电压比较高，例如，像6（10）kV 的瓦斯发电机组，选择它的接地方式时，需要考虑的因素和普通发电机的一样，容量比较小，并且发生故障时电流不能超过规定值时，需要使用不接地这种方式。通常情况下，在接入系统中检测到瓦斯发电机的电压升高后，就要选择不接地方式，若是系统中接入的直接是出口处的电压，并且线路比较长时，首先，要判断单相电流电容的大小，再对接地方式进行选择，一般使用的是接地方式。瓦斯电机组与普通的发电机还是具有一定的差距，为了实现安全发电，当瓦斯电机组出口处的电压比较高时，一定要按照实际情况选择最合适、最安全的接地方式，相关工作人员必须具备强硬的专业素养和认真严谨的工作态度，千万不能寻求方便照搬以往工程中运用的接地方式，只有这样，才能延长瓦斯电机组的使用寿命。

3.2 出口电压较低时的接地方式

一些瓦斯电机组的出口处电压比较低，例如，像400V的瓦斯发电机组，这种电机组通常有两种接地方式，分别是三相五线制和三相三线制，通俗地讲，这种出口处电压比较低的瓦斯电机组可选择直接接地和不接地这两种方式，在实际的工程中，通常会选择不接地的方式，如果瓦斯发电机在运行过程中需要输入220V 的电压时，就可将开关接地或者选择另一种接地方式，只有这样，才能最大程度地提高施工现场的安全系数，也能延长瓦斯电机组的使用年限，实现真正意义上的环保与节约。

4 结语

我国的煤矿行业发展迅速，现阶段各种模式的矿厂不计其数。通过统计发现，我国规模较大的煤矿主要分为两种，分别是煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井，不论是哪种矿井，都有着丰富的瓦斯储量。使用瓦斯发电正好实现了能源的二次利用，有效解决了瓦斯的排放问题，长期坚持以后，我国的环境问题就能得到有效解决，符合绿色发展理念。