烧结余热电厂及化工配套工程的10kV系统接地方式探讨

／浙江西子联合工程有限公司 孔德晶 王芳 许同华／

0 前言

常规设计对110～500kV系统，采用中性点直接接地，单相短路电流大，故障回路立即切除，降低供电可靠性，由于过电压水平较低，主变压器中性点都是半绝缘，降低绝缘水平和设备造价；对10～35kV系统采用中性点不接地，单相短路电流小仅为系统的电容电流，可故障运行两小时，供电可靠性高。当接地电容电流超过允许值时，采用仅消弧线圈接地补偿电容电流，达到自动熄弧继续供电不跳闸，消除间歇性电弧过电压。

国外经电阻接地逐渐得到采用，改变了接地电流相位，加速释放电荷，达到自动熄弧，限制间歇性电弧过电压在2.5倍相电压以内，有足够的短路电流和零序电压，接地故障检测简单可靠。

1 10kV系统中性点接地方式

1）当10kV厂用系统电容电流小于7A时，宜采用高电阻接地或不接地。[1]

高电阻接地方式：国外常采用，使得电阻性电流不小于电容性电流，总的接地电流增大√2倍（7x√2=10A），故障电流不超过10A，系统的接地故障检测简单可靠，电动机回路单相接地报警不跳闸。限制间歇性电弧过电压在2.5倍相电压以内，从而降低过电压水平，减少单相接地故障发展为相间短路的机率。

不接地方式：国内常采用，单相接地电流仅为电容电流，可带故障运行2小时，单相接地电容电流较小时，不易检测，零序电压监察、分路拉闸判断或零序CT报警。

2）当10kV厂用系统电容电流大于7A时，宜采用低电阻接地，不接地或消弧线圈并联电阻接地。

低电阻接地方式：国外常采用，故障电流100A～1000A,电动机回路单相接地立即跳闸。

不接地方式：国内常采用，总的接地电流大于10A,电弧不能自动消除，产生3.5-5倍的较高电弧过电压，易发展为相间短路，应立即跳闸。

消弧线圈并联电阻接地方式：总的接地电流大于10A又需接地故障条件下运行时采用, 业绩较少，运行复杂。感性电流补偿，限制总的接地电流在10A以下，达到自动熄弧继续供电不跳闸，防止发展成相间短路，不能限制间歇性电弧过电压只能减少次数、降低概率。

2 单相接地故障

当电阻性电流等于电容性电流时，总的接地电流增大

保护动作：

1）当10kV厂用系统电容电流小于7A时，单相接地报警不跳闸，可带故障运行2小时。

2）当10kV厂用系统电容电流大于7A时，单相接地跳闸。

3 绝缘水平

电力电缆导体与绝缘屏蔽或金属层之间额定电压应符合：

1）中性点直接地或经低电阻接地的系统，接地保护动作不超过1分钟切除故障时，不应低于100%的回路相电压。

2）除上述系统外，其他系统不宜低于133%的回路相电压；在单相接地故障可能持续8小时，或发电机等安全性要求较高回路，宜采用173%的回路相电压。

绝缘水平结论：

1）当10kV厂用系统电容电流大于7A时，采用低电阻接地或不接地，单相接地跳闸，电缆相线绝缘采用6/10kV。

2）在单相接地故障可能持续8小时，或发电机等安全性要求较高回路，电缆相线绝缘采用10/10kV。

3）其他系统电缆相线绝缘采用8.7/10kV。[2]

4 实际工程案例

中天钢铁集团有限公司低温余热利用发电工程配置2台蓄热器系统，3台双压余热锅炉、1台燃气过热锅炉和1台30MW补汽凝汽式汽轮发电机组,出口电压10.5kV，设发电机出口母线，采用单母线分段的接线方式，经38.5±2×2.5%/10.5kV 31500kVA YN，d11主变压器接入35kV系统，10kV厂用系统采用不接地方式。

宁波青峙热力有限公司水煤浆制热项目是宁波海越丙烷与混合碳四利用项目的一个配套项目，为整体项目工艺装置提供热负荷。本工程为3台240t/h水煤浆锅炉及配套系统，设置两台35±2x2.5%/10.5 kV 16000kVA主变压器，10kV母线采用单母线四分段接线形式。属于不直接连接发电机的10kV系统且电容电流大于30A，需接地故障条件下跳闸时采用低电阻接地。单相接地短路电阻性电流取200A,接地电阻值欧姆。

接地电阻柜详细参数表格：

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长春化工(盘锦)有限公司热电厂全复水式汽机工程，利用厂区工艺用汽的余热蒸汽，建设一套汽轮发电机组及其附属设备。本工程规模为一台18MW汽轮发电机组，发电机出口电压10.5kV。发电机出口以发变组形式接至20/10kV 25MVA主变压器10.5kV侧，主变高压侧接至厂内20kV系统。发电机单相接地要求瞬时切机，采用高电阻接地方式，电阻器安装在发电机中性点变压器的二次绕组上。

5 分析及结论

中性点接地方式是一个涉及方面多的综合性问题，与电压等级、单相接地故障电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响系统的绝缘水平、供电的可靠性和连续性、设备的运行安全以及对通讯线路的干扰等。[4]确定中性点接地方式的原则：a.单相接地故障对连续供电的影响最小，设备能够继续运行较长时间，减少设备相互间的影响，故障电流对设备的危害限制到最低，同时利于保护的灵敏性和选择性。b.单相接地短路时，非故障相的过电压倍数较低，不破坏系统绝缘而发展成相间故障。c.设备订货方便，接地保护简单，投资小。

1）0kV厂用系统接地方式：125MW以下小机组电厂10kV厂用系统宜采用不接地方式。[5]

2）不直接连接发电机的10kV系统接地方式:a.当10kV电缆系统电容电流小于30A时，应采用不接地。b.当10kV电缆系统电容电流大于30A时，需接地故障条件下运行时应采用消弧线圈并联电阻接地，需接地故障条件下跳闸时应采用低电阻接地。

3）10kV具有发电机的系统接地方式：

50MW及以下发电机单相接地不要求瞬时切机时，电容电流不大于4A,应采用不接地方式。50MW及以下发电机单相接地不要求瞬时切机时，电容电流大于4A,应采用消弧线圈接地方式，安装在发电机中性点。200MW及以上发电机单相接地要求瞬时切机时，宜采用高电阻接地方式，安装在发电机中性点变压器的二次绕组上。[6]

6 结束语

接地方式的具体选择，必须从该系统自身的特点、运行经验以及设备配套条件，权衡利弊，因地制宜选择，且随着系统的不断变化也要相应的调整接地方式。中性点接地方式目前还没有完美的解决方案，如何选择中性点接地方式将对系统安全运行及可靠性影响很大，而供电的可靠性主要依靠系统网络构成及保护配置来保障。

[1]DL/T5153-2002，火力发电厂厂用电设计技术规定[S].

[2]GB50217-2007,电力工程电缆设计规范[S].

[3] DL/T5222-2005,导体和电器选择设计技术规定[S].

[4] 弋东方,卓乐友.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社,1989.

[5]GB50049-2011,小型火力发电厂设计规范[S].

[6] DL/T620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].