国际工程中低压发电机中性点接地分析

李宝云

摘要：本文主要针对在国际工程应用中，低压发电机中性点接地方式进行讨论。通过实际工程模拟，详细分析不同接地方式发电机单相接地电流的大小，从而建议低压发电机中性点采用高电阻接地。

关键词：低压发电机、中性点、高电阻接地、低电阻接地、直接接地。

系统中性点接地方式是电气专业工程领域较为敏感的领域，且存在的分歧很大。针对中压、高压系统，规范（GB/T 50064）对于中性点接地方式有明确规定，高压系统中性点接地方式与电压等级、单相接地故障电流、过电压水平及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平、电网供电可靠性、连续性和运行的安全性，以及电网对通信线路及无线电的干扰。由于低压发电机和高压发电机在系统中性点接地方式不同，两者的单相接地保护配置不同。低压发电机单相接地短路电流较高压发电机单线接地故障短路电流大得多，相应危害也较严重

但针对低压侧，尤其是低压发电机中性点缺少相应的理论依据。

《供配电系统设计规范》GB50052中规定，低压配电系统接地型式可采用TN、TT和IT系统。无专门的针对低压发电机的规定，往往国内设计采用直接接地，也无人提出疑义。笔者现正在进行的苏丹某项目，PMC则针对我方采用直接接地方式提出疑义，要求采用其它方式并给出依据。

在国外规范IEEE142-07，针对不同的接地方式有详细定义。一般分为高阻接地、低阻接地、直接接地。我们将其分别进行详细对比，规范中高电阻接地应用如下：

笔者现进行的苏丹某发电项目，设置2台1600kW低压发电机，通过升压变压器（0.415/11Kv 2000kVA）为站内中低压负荷供电。系统等效单线图如下：

当发电机采用直接接地，发电机出线侧发生短路故障时，其短路计算结果如下：

我们可通过改变发电机中性点接地方式及接地电阻值分别进行计算，发电机中性点接地方式设置如下图：

当发电机采用电阻接地（接地电阻100A），发电机出线发生短路时，短路计算结果如下：

当发电机采用电阻接地（接地电阻10A），发电机出线发生短路时，短路计算结果如下：

从计算结果可以得出，当发电机采用中性点直接接地，单相对地零序电流为15.405kA。若通过接地电阻接地，其单相接地电流相应减小很多，通过调节接地电阻值的大小可调整单相对地电流。当采用100A电阻器时，单相对地电流为23A，采用10A电阻器时，单相对地电流为2A。

因此可以看出通过电阻接地可以将故障电流限制到适当值，提高继电保护的灵敏度作用于跳闸，同时又使故障点尽可能发生局部轻微灼伤，把暂态过电压限制到正常线电压对中性点电压的2.6倍，限制电弧的重燃，防止弧光间隙过电压损坏设备。同时可有效防止铁磁谐振过电压，从而保证发电机的安全运行。

通过接地电阻接地，避免单相接地时可不必立即跳闸，而且若采用熔断器作为保护电器，进一步减少用电设备运行时烧毁的机率。

从保护铁芯不被严重烧毁的观点看，发电机应选择高阻接地方式（高电阻、谐振等），以有效地限制故障电流。所以安全考虑建议低压发电机中性点采用高电阻（小电流）接地。将发电机中性點相对地接地电流限制在10A以内，为定子接地保护提供电源以便于检测，而且为保证接地保护不带时限立即跳闸，要求发生单相接地时，总的故障电流不超过允许值。且带故障运行时间应尽可能缩短，如不超过半小时，以减小对发电机的危害。

参考文献：

[1]. 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50052-2009.供配电系统设计规范

[2]. 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50064-2014. 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范

[3]. 严爱琴.低压发电机系统中性点运行方式和单相接地保护.建筑电气1998.4

[4]. 张文斌.低压发电机系统中性点接地方式探析.小水电2006.6