中性点经非线性电阻接地系统提高系统稳定性的应用

摘要：电力系统接地方式分为有效接地和非有效接地方式，而我国大部分使用为直接接地和不接地两种方式，但在实际生产中我们发现以上两种接地方式均不能满足我们生产日常需求，在实际生产中我们既要求系统供电安全性高同时又要及时查找并切除接地故障，但由于单相接地故障往往不能及时发现，而最终导致故障扩大，严重影响系统稳定性，而中性点经非线性电阻接地则有效解决了此种难题。

关键词：接地;电阻;故障;分析

前 言

某火力发电厂装机容量为4*125MW，其生产工艺流程为发电机出口至主变（三绕组变压器）低压侧，主变中压侧至35kV母线供集团内部其他公司用电，主变高压侧至110kV母线并入地方电网。原35kV系统为中性点不接地系统，但在日常运行中发现由于系统较为庞大，馈线支路较多，电容电流大，35kV系统馈线负荷电缆头经常击穿爆炸，甚至引发电缆着火，严重影响了公司生产运行，同时偶尔导致发变组跳闸停机事故。

一、 故障分析

35kV系统初始设计建造为不接地系统，在发生单相接地时由于不能及时寻找出故障相进行处理，故障相电缆往往在接地后长时间对地放电，产生高温弧光从而引发为相间短路或烧毁电缆扩大事故酿成火灾，造成此种事故原因有：

（1）中性点不接地系统当发生单相接地时故障相电压为零，非故障相电压升高为线电压，三相线电压不发生改变，三相用电设备可以继续运行，故不能及时识别单相接地故障[1]。

（2）由系统庞大，当发生单相接地时如果接地电流大于一定值时，产生的接地电弧不能自行熄灭，弧光重燃产生的过电压幅值较高，易造成事故发生。

（3）单相接地故障不能及时识别并切除，常常引发为相间短路或三相短路，偶而造成开关越级跳闸或邻近电缆烧毁，扩大事故。

二、技改方案

结合以上事故原因，因此考虑是否有一种较好的办法，一方面在发生单相接地时降低工频过电压并抑制弧光过电压，另一方面在降低接地点接地电流的同时又能将故障线路迅速切除。所以考虑决定将35kV系统由原来的中性点不接地方式技改为经中值电阻接地方式。即从主变35kV侧中性点引出中性线经刀闸后串联一组非金属电阻器经零序电流互感器接地，在35kV进线开关柜内配置零序过流继电器构成接地保护，延时动作于中压侧开关跳闸，作为主变中压侧管型母线的故障保护;同时在35kV系统各个馈线负荷电缆出线处加装零序电流互感器，构成接地保护，延时动作于各负荷线路开关。

显然，这种技改方案得到了预期效果，采用中性点经中值电阻接地方式，可降低单相接地工频电压，因为能迅速切除故障，所以工频电压升高时间很短，中性点电位衰减很快，弧光重燃产生的过电压幅值明显降低，从而有效抑制了弧光接地过电压[2]。同时经电阻接地又有效的降低了接地时的故障电流，避免了发生接地故障时由于接地电流过大而导致设备损坏，越级跳闸等事故。

但是随后的几次故障中发现接地电阻会出现燃烧损坏现象，所以就考虑到在选用电阻时的阻值和电阻本身属性是否合理，电阻阻值选用过大不能使所配置的接地保护灵敏动作，电阻值过小又不能很好的降低接地电流并抑制中性点过电压。因此我们对当前电阻阻值进行了重新考虑，但在经过大量计算和分析后由于系统复杂，合适的阻值很难确定，所以我们只能考虑改变电阻本身属性，即将当前电阻改为非线性电阻（如图），从而融合中性点非有效接地系统供电可靠性高和直接接地系统过电压水平低的优点，即在正常情况下，中性点电压很低，非线性电阻呈高阻态，流经中性点电阻的电流很小，近似于开路状态，此时该系统相当于不接地系统。当故障时，引发过电压，中性点电压会同时升高，此时非线性电阻则立即导通将电压迅速降低，此时系统又成为接地系统，非线性电阻将过电压限制在设定范围内，在消除单相弧光接地及谐振等故障的同时又能实现主变中压侧35kV系统零序接地保护动作，迅速切除故障点以保证系统稳定运行，也使得设备绝缘得到保护，降低了过电压对设备的损坏。

三、分析总结

采用中性点经非线性电阻接地的非有效接地方式有以下几个优点。

3.1限制了故障时产生的过电压，降低了接地电流，消除接地时所产生的弧光及谐振，保护了电气设备。

3.2与接地保护配合可快速切除单相接地故障，避免了单相接地故障发展为相间短路而造成事故扩大。

3.3由于故障情况下非线性电阻呈现为导通状态[3]，相当于直接接地系统，电气设备绝缘按相电压考虑，故降低了设备的绝缘要求，直接降低了设备的造价，提高了经济性。

因此，采用中性点经非线性电阻接地的非有效接地方式可以有效提高电力系统稳定性，能够较好地运用于我们日常生活生产之中。

参考文献：

[1]李福寿. 《中性点非有效接地电网的运行》.水利电力出版社，1993.

[2]王运莉. 《高压电工作业》.中国矿业大学出版社，2018.

[3]国家能源局. 《电工进网作业许可考试参考教材》.浙江人民出版社，2012.

作者簡介

张雄：男，1988.12，籍贯陕西渭南，中共党员，助理工程师，高级电工，中级变电站值班员，主要研究：发电厂电气运行及稳态分析