中性點(diǎn)接地電阻柜

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地的五種方式

隨著電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量和單機(jī)容量由小到大的不斷快速增大，發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地方式經(jīng)歷了以下五種方式的變化和發(fā)展：

①中性點(diǎn)直接接地；

②中性點(diǎn)經(jīng)低阻抗接地；

③中性點(diǎn)不接地；

④中性點(diǎn)經(jīng)高電阻（發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻柜）接地；

⑤中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（諧振）接地。

發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地方式優(yōu)缺點(diǎn)

第①、②兩種接地方式，使用在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，其明顯的缺點(diǎn)是，當(dāng)在發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生單機(jī)接地故障時(shí)，即使繼電保護(hù)能夠快速動(dòng)作跳開(kāi)發(fā)電機(jī)，由于暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流太大，嚴(yán)重?zé)龘p鐵芯，其破壞作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) 倍的工頻過(guò)電壓。所以世界各國(guó)現(xiàn)已基本廢棄不用。

對(duì)于第③種不接地方式，由于發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，當(dāng)定子繞組發(fā)生單相接地時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流僅為很小的電容電流，有效地限制了接地電流的破壞作用。到目前為止我國(guó)、前蘇聯(lián)及一些其他國(guó)家的電容電流較小的發(fā)電機(jī)，中性點(diǎn)仍采用這一不接地方式。但是，隨著機(jī)組容量的增大和運(yùn)行電壓的升高，當(dāng)電容電流接近或達(dá)到某一臨界值時(shí)，接地電弧不能自行熄滅。電弧接地過(guò)電壓又會(huì)產(chǎn)生新的危害。隨著機(jī)組容量的增大，鐵芯燒損后果嚴(yán)重，允許的接地故障電流日趨減少。所以這一不接地方式的應(yīng)用，受到接地電容電流的限制。

對(duì)于300MVA及以上的大容量發(fā)電機(jī)組，目前世界各國(guó)普遍采用的是第④種或第⑤種接地方式。采用第④接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地的主要目的，是限制接地電弧重燃、中性點(diǎn)出現(xiàn)的積累性電壓升高，從而降低電弧接地過(guò)電壓。發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式有許多方案，其中以單相配電變壓器電阻的方案為最優(yōu)。配電變壓器二次側(cè)所接的電阻為一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暫態(tài)過(guò)電壓，但因此也增大了接地電流，這就要求當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時(shí)能迅速切除機(jī)組。由于此種裝置簡(jiǎn)單且易于配置，故得到廣泛的應(yīng)用，在西方歐美國(guó)家已經(jīng)形成一種使用慣例，在國(guó)內(nèi)許多大型汽輪發(fā)電機(jī)組和水輪發(fā)電機(jī)也都采用配電變壓器的接地方式。但是這種接地方式的缺點(diǎn)是無(wú)法減小接地電容電流，而是增大接地故障電流。因此對(duì)于大電容電流發(fā)電機(jī)，接地故障電流數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍地超過(guò)發(fā)電機(jī)的安全接地電流，暫態(tài)接地電流更大，即使短時(shí)間跳開(kāi)故障的發(fā)電機(jī)鐵芯迭片的熔化焊接現(xiàn)象也很難避免，這種接地方式就難于適用了。
在我國(guó)對(duì)于電容電流高達(dá)18-24A的水輪發(fā)電機(jī)，通常采用第⑤接地方式，即中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，以便將接地故障電流保持在較低的水平。

世界上D一臺(tái)消弧線圈（諧振）接地方式，于1917年在德國(guó)Pleidelsheim電廠發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)投入運(yùn)行。隨著理論和實(shí)踐的不斷充實(shí)，諧振接地逐漸在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)和前蘇聯(lián)大容量的水輪和汽輪發(fā)電機(jī)，以及歐洲的部分發(fā)電機(jī)和美國(guó)新英格蘭電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機(jī)，中性點(diǎn)全部經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行，長(zhǎng)期以來(lái)效果良好。諧振接地方式已經(jīng)成為足以與高電阻接地方式匹敵的另一大分支。美國(guó)AIEE旋轉(zhuǎn)電機(jī)專業(yè)委員會(huì)曾經(jīng)在“同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)接地方式應(yīng)用指南”中，明確指出了發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)諧振接地方式具有限制暫態(tài)過(guò)電壓等優(yōu)點(diǎn)。
事例：寶鋼4號(hào)發(fā)電機(jī)的接地方式
對(duì)于大容量發(fā)電機(jī)，盡管消弧線圈的接地方式在國(guó)內(nèi)大電容電流發(fā)電機(jī)上得到一定的應(yīng)用，但是消弧線圈的接地方式還存在以下不利因素：

（1）參數(shù)選擇須考慮因素較多。如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)全面地分析計(jì)算，選定的參數(shù)不合適，將會(huì)使發(fā)電機(jī)三相對(duì)地電壓長(zhǎng)期有較大偏移，甩負(fù)荷時(shí)，電壓偏移更大。

（2）潛在的過(guò)電壓危險(xiǎn)。研究表明，當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在電網(wǎng)側(cè)時(shí)，零序電壓經(jīng)耦合電容傳遞到發(fā)電機(jī)側(cè)，若采用過(guò)補(bǔ)償方式，傳遞過(guò)電壓可能趨向無(wú)窮大，將威脅發(fā)電機(jī)安全。而完全補(bǔ)償方式，又會(huì)出現(xiàn)人們所擔(dān)心的諧振過(guò)電壓。因而，從理論上，經(jīng)消弧線圈接地方式應(yīng)該是欠補(bǔ)償方式。然而，在實(shí)際應(yīng)用中過(guò)補(bǔ)償方式卻運(yùn)用最多。另外，在發(fā)電機(jī)組啟、停及甩負(fù)荷等過(guò)程中，如果再出現(xiàn)接地或二次重燃，將會(huì)有較大的暫態(tài)過(guò)電壓。確分析暫態(tài)過(guò)電壓的大小，是十分困難的，國(guó)內(nèi)外都只是通過(guò)仿真進(jìn)行模擬估算，在消弧線圈內(nèi)阻較小，脫諧度很小時(shí)，間歇電弧會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過(guò)電壓。

（3）保護(hù)配置比較復(fù)雜，需要增設(shè)高壓側(cè)零序制動(dòng)電壓，以防止保護(hù)誤動(dòng)。
寶鋼電廠現(xiàn)有的4臺(tái)發(fā)電機(jī)組，都采用了中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式，有著長(zhǎng)期的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)；西門(mén)子公司也推薦使用高電阻接地方式。

因此德國(guó)西門(mén)子公司和寶鋼基于已有的工程設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，雙方都同意發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用單相接地變壓器高電阻接地的方式。