针对发电厂厂用电系统的特点,分析了以往常用的几种中性点接地方式所存在的问题, 提出了一种基于现代先进技术的新型接地方式——快速消X弧线圈接地加快速选线(跳闸),介绍了可实现该接地方式的产品——KDXH型智能化快速消弧系统和DDS型接地故障智能选线装置,并论述了该接地方式的优点和发展前景。
关键词:发电厂;厂用电系统;中性点接地;消弧线圈;小电流接地选线;故障检测
同配电网中性点接地方式一样,发电厂厂用电系统中性点接地方式的选择是一项重大的技术决策,它对发电厂供电可靠性影响很大。由于不同规程所作的相关规定不统一,而随着发电厂厂用电系统的不断扩大,在生产中又出现了新的问题,因此近来人们对此问题越来越关注,采用适应于厂用电系统的最佳接地方式的要求也越来越迫切。我们认为,接地方式的选择不仅受当时厂用电系统设备和结构的影响,而且受当时接地设备技术水平的制约。但相应的规程不可能与时俱进地修订,因此,应具体比较用当时各种接地设备所实现的接地方式的效果,并以此为基础选择接地方式,而不应完全受规程的约束。本文将就发电厂厂用电系统的中性点接地问题进行讨论,并提出一种基于现代高科技的新型接地方式。
1选择发电厂厂用电系统接地方式应着重考虑的因素
发电厂厂用电系统在电气原理上虽然与配电系统并无不同,但它们的
结构不同,服务对象不同,因此对中性点接地方式的选择就有不同的侧重。只有充分认识厂用电系统的特点,并针对该特点采用相应的中性点接地方式,才能收到较好的效果。
发电厂厂用电系统中电力设备多为电动机、电缆等,其绝缘较为薄弱,因此比配电网更应限制系统中可能产生的过电压,尤其是工频过电压,以防止发生绝缘击穿或由单相接地发展成多相短路的现象。对于设备陈旧的老电厂,这点尤为重要。
由于发电厂厂用电系统中的电力设备耐热能力相对较低,因此应限制单相接地时的故障电流幅值,以防止发生烧损;同时,对发生不可恢复性故障的设备应尽快将其退出运行,防止设备损坏或故障扩大。 由于发电厂厂用电系统主要为发电机的辅助设备(如风机、磨煤机等)供电,它们的故障将直接导致发电机停运,因此厂用电系统的可靠运行极为重要。为保障其运行可靠,对可恢复性故障应让其自动消除,防止因不必要的跳闸而降低供电可靠性;当发生不可恢复性故障时,必须尽快隔离故障设备,以免影响正常供电。因此,对接地故障支路的识别和隔离是很重要的。
发电厂厂用电系统中性点接地方式必须保证:系统过电压倍数较低并不出现工频过电压;单相接地故障电流较小;可恢复性故障可被自动消除;发生不可恢复性故障时能尽快隔离故障支路。 2几种常用的中性点接地方式
发电厂厂用电系统常用的中性点接地方式有不接地、直接接地、电阻(低阻、中阻和高阻)接地和消弧线圈接地等。它们在一定的适用条件
下具有相应的优点,但也存在一定的缺点,不能完全满足上述要求。
2.1中性点不接地方式
虽然有关规程允许电容电流较小(如小于7 A)的厂用电系统采用中性点不接地方式,但该方式存在较高的工频过电压和操作过电压,不利于系统中弱绝缘设备的可靠运行,尤其是对旧设备更可能构成威胁。此外,该方式允许系统在单相接地故障下运行,虽然跳闸率会大大降低,但是一旦发生不可恢复性的故障,则故障电流会长时间地流过故障设备。即使故障电流的幅值较小,对耐热性能较差的设备也是不利的。显然该方式不能满足发电厂厂用电系统的要求。 2.2中性点直接接地方式
在现实中有一些厂用电系统采用中性点直接接地的方式,当单相接地时,故障电流不再是电容电流而是单相短路电流,故障电流的幅值将很大(可达数百安培),使继电保护装置得以动作跳闸,从而将接地故障支路隔离。该方式虽满足了低过电压的要求,但巨大的故障电流除可能灼伤设备外,还会引起一系列不良效应,如低压中性点电位的提高将对敏感的电子元件构成威胁,对通信造成干扰甚至危险,较大的跨步电压和接触电势不利于人身安全,等等。尤其是因各种原因引起继电保护装置不能正确动作时,故障电流不能很快被消除,则很可能损害故障设备,严重时甚至造成相间短路,其它不良效应也将更加突出。同时,由于该接地方式不论故障可否恢复都会跳闸,无疑增加了跳闸率,不利于提高系统的可靠性。可见,中性点直接接地方式存在
一定的缺点,不能完全满足发电厂厂用电系统的要求。 2.3中性点电阻接地方式
为了减少故障电流,往往在电容电流较大的系统采用了电阻接地的方式,即用电阻将短路电流限制在一定值内。低阻接地方式故障电流相对较大,一般可达上百安培;高阻接地方式故障电流相对较小,一般为数十安培;中阻接地方式则界于二者之间。 2.3.1低阻接地方式
低阻接地方式继承了直接接地方式无工频过电压和操作过电压较小的优点,却保留了故障电流较大、跳闸率较高的缺点。而且,低阻接地方式下接地故障电流已不是直接短路电流,但依然靠继电保护装置来隔离接地回路,继电保护装置同时承担着短路时的过电流保护和接地时的零序电流保护的任务。而短路电流的幅值受短路部位、短路阻抗的影响变化范围很大,接地时由于接地性质不同(金属性接地或高阻性接地)、接地部位不同,零序电流幅值也会在大范围内变动,这样,基于零序电量的继电保护装置就难以兼顾在大范围内都保证有足够的灵敏度和准确度,仅靠调节定值很难实现在较大的正常负荷电流下不误动而在单相接地时又不拒动,使其动作正确性的不利因素增加。特别是对于占绝大多数的高阻性接地,漏跳的可能性很高,实际上也发生过在单相接地时继电保护拒动的事例。一旦出现继电保护装置拒动的情况,则对设备、对人身安全都有很大危害。可见,低阻接地方式也不能满足发电厂厂用电系统高可靠性的要求。 2.3.2高阻接地方式

