发电机中性点接地技术的分析及应用

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发电机中性点接地技术的分析及应用

张 鹏

大唐国际发电股份有限公司，河北 张家口 075133

摘要：发电机作为电力系统原动力，作用十分重要，随着发电机组单机容量越来越大，使得发电机定子线圈接地故障保护及过电压问题越来越引起人们的密切关注。本文就主要对发电机中性点接地技术的分析及应用进行了简要分析 关键词：发电机；中性点接地；应用 中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-5780（2015）6-0287-01

1 导言

随着我国社会经济的快速发展，新建及扩建的发电厂项目日益增多，发电机容量也稳步提高，由于发电机中性点接地方式与过电压和接地故障电流都有直接关系，同时还影响发电机的保护型式，选择适合的发电机中性点接地方式，对提高机组运行的可靠性、安全性具有重要意义。

2 电网中性点不同接地方式之比较 2.1 中性点不接地系统

在实际电网的应用过程中，我们主要是通过悬空绝缘的方式来对中性点接地方式进行分析，这样可以很有效的清除单相的接地故障，不会出现跳流现象，但是如果在线路很长的情况下会产生电流过大，导致电能自动熄灭，前面的优势就不很够很好的体现。中性点不接地系统在实际的电网应用中由于长期的工作导致电压过高，特别在接地电弧的地方特别容易产生危险，随着现阶段我国电网覆盖率、电网规模越来越大，中性点不接地技术已经不适合现在的电网环境，慢慢背其他方式取代。

2.2 中性点经消孤线圈接地系统

所谓的消弧线圈就是指一个装备在电网系统中的电源感应线圈，当电网系统发生单相触底的故障时，消弧线圈会产生一个感应电流，来代替应为故障所长生的荣性电流，使接地电流能够控制在合理的范围之内，预防电网因此而产生的电流故障。在实际的运行过程中由于供电的过程中电流波动比较大，非接地线容易承受到超过自身容量电流，在接地线处于补偿的转台的时候，非接地线无法通过传感消化掉故障电流，这就需要小胡线圈始终保持在补偿状态，通过零序电流保护故障接地线。

2.3 中性点经小电阻接地系统

所谓的中性点经小电阻接地是指在电力系统中中性点通过中性点和地面接入产生的一种低电阻而连接的方式。在电网中线路为了释放点过剩的电流，减轻线路电压负荷，同时为了更好的限制弧光接地电压，所以会选择中性点经小电阻接地的方式，由于其电阻值非常小，不会对电流进行过多的消耗，可以有效的控制电流输送的稳定性。在中性点经小电阻接地的电流中系统会对实行零序的保护措施，如果发生故障可以以最快的速度断开故障电流。

2.4 中性点自接接地系统

作为我国使用最广泛的接地系统——中性点自动接地系统，是一种保护效果好投资少，综合性价比最高的接地方式，在我国的电网系统的其使用率超过了75%。其主要优点有：投资少成本低；运行电压低可以有效保护设备；设备的绝缘水平高，不需要再额外增加接地设备。但是在我国的电力事业不断发展的过程中，中性点自动接地系统的缺陷性也慢慢的体现出来，首先这种接地方式很容易产生断路器的跳闸；同时由于电流量很大很容易出现大量短路电流；另外在实际应用的过程中由于接地电流过大很容易烧坏设备对整个电力系统安全构成隐患。

3 发电机中性点经电抗接地

发电机中性点经电抗接地包括故障平衡器接地、中性点电抗器接地和消弧线圈接地。

（1）故障平衡器接地方式是通过一台配电变压器，发电机中性点接配电变压器一次侧，一台电抗器并联在配电变压器二次侧。通过电感电容匹配，形成谐振回路，所以也称之为调谐电抗器接地，但因为电阻的存在，发电机单相接地故障时真正意义上的谐振也并不会发生，只是发电机回路的电容电流被电抗器产生电感电流补偿了。故障平衡器接地方式保证单相接地故障电流在很小的数值范围，发电机定子接地保护达到高灵敏度，且不会产生电弧。这种接地方式适用于在不同的系统运行方式情况中，回路中零序电容变化较小的条件下采用。

（2）中性点电抗器接地方式是将一台低电感的电抗器直接串接在发电机中性点中。电感数值的选择可参照选择低电阻接地电阻值的方法，限制单相故障电流小于最大相间短路电流。但故障电流可能比高阻接地方式下故障电流大出多倍。单相接地故障电流可满足标准发电机差动继电器保护动作的要求，但不包括发电机中性点附近的定子故障。这种方式的缺点是容易导致中性点位移，并因为电感磁场衰减速度很慢，即使故障切掉后，对发电机仍构成绝缘伤害，故这种方式实际采用并不多。

（3）消弧线圈接地在我国应用广泛。这种接地方式类似于电抗器接地，但不同之处是电抗器电抗值小，且无法调整，但消弧线圈带分接开关，可以根据要求进行调节，改变电抗值。理论上分析，当发电机定子回路发生接地故障后，回路中电容和消弧线圈电感发生并联谐振，可使接地电流趋近于零。

4 中性点经单相电压互感器接地

中性点经单相电压互感器接地是一种不接地方式，即电压互感器初级线圈接入发电机中性点接地，接地故障信号装置接入电压互感器次级线圈。这种接地方式适合于单相接地电容电流小于安全电流的发电机中。中性点经单相电压互感器接地的缺点为所联回路无论任何部位发生接地故障，都会形成一个电压加在互感器上，这样容易造成误动报警甚至跳闸；也可能把高压侧接地故障，同通过变压器电容耦合，造成过电压。电压互感器单相绕组的励磁电抗，也有与发电机及回路容抗形成铁磁谐振的危险。

5 结论

总之，在我国的电网系统的建设过程中，中性点接地时一个系统化的工程，要完成不是一朝一夕的事情，而是需要长期投入的一个过程。虽然我国在中性点接地方式的应用技术上已经得到了不断的发展和创新，但是仍然存在着一些缺陷，这些缺陷直接影响了我国电网系统的安全。在科学技术不断发展的二十一世纪，相信随着新技术和新材料的出现，我国中性点接地方式发展必将更加完善，我国的电力事业也会不断的前进发展。

参考文献

[1]蓝伟杰. 深入阐述水电站发电机中性点经高电阻接地的运用[J].大科技：科技天地，2011（24）：333-334.

[2]李存芳. 低压水轮发电机中性点TN 接线对策及应用[J].中国科技博览，2010（21）：323.

2015年7期 287