摘要：文中以凌鋼熱電廠為工程實例對自備電廠系統(tǒng)中性點接地方式的選擇進行了全面分析，闡述了自備電廠系統(tǒng)中性點接地方式選擇的一些思路，介紹了一種接地裝置參數的計算方法，并指出在其它自備電廠，尤其是冶金行業(yè)的自備電廠，系統(tǒng)中性點接地方式采用低電阻接地方式是切實可行的。
關鍵詞：中性點接地方式；接地故障電流；接地變壓器；電阻器

系統(tǒng)中性點接地方式是一個綜合性的、系統(tǒng)性的問題，既涉及到供配電系統(tǒng)的安全可靠性，也涉及到供配電系統(tǒng)的經濟性。中性點接地方式直接影響到系統(tǒng)設備絕緣水平、系統(tǒng)過電壓水平、過電壓保護元件的選擇、繼電保護方式、系統(tǒng)的運行可靠性。具有發(fā)電機的系統(tǒng)中性點一般采用非直接接地方式，而非直接接地方式又分為3種：中性點不接地方式、中性點經消弧線圈接地方式、中性點經電阻接地方式。在選擇中性點接地方式時，應根據不同工程的特點進行具體分析、慎重研究，綜合考慮各種因素，最終確定一種安全、可靠、經濟、合理的中性點接地方式。
下面結合凌鋼熱電廠系統(tǒng)中性點接地方式選用中性點經低電阻接地方式，對自備電廠系統(tǒng)中性點接地方式進行探討。

1 工程特點
凌鋼熱電廠是為了配合建設200萬t／a H型鋼廠項目、實現循環(huán)經濟和可持續(xù)發(fā)展建設企業(yè)的環(huán)保目標的配套項目，建設一座2x130t／h次高壓蒸汽鍋爐及2x25 MW抽汽式發(fā)電機組自備熱電廠。發(fā)電機出口主母線采用單母線按機分段的接線方式，發(fā)電機出口10．5 kV母線分別經兩臺主變接入凌鋼新區(qū)66 kV總降壓變電站35 kV系統(tǒng)，與電力系統(tǒng)并網，同時直接饋出若干條10 kV電源線路給原料廠和其他車間。本項目廠區(qū)內所有配電線路均采用電纜，直配電纜線路長度約4 km。

2 系統(tǒng)中性點接地方式的選擇
系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地故障電流主要取決于電網對地的電容電流，而電容電流有電力線路和電力設備(發(fā)電機、大容量同步電動機、主變壓器低壓繞組等)兩部分的電容電流組成。但是電力設備的電容電流比線路的電容電流小得多，故一般工程設計中忽略不計。根據有關估算公式，計算過程如下：
Ic=0．1UrL (1)
式中Ic表示單相接地電容電流，單位為A，Ur表示線路額定線電壓，單位為kV，L表示線路長度，單位為km。
將工程相關數據代入公式(1)即得：
Ic=0．1UrL=0．1×10x4=4A (2)
此工程中性點接地方式的選擇主要依據以下幾點：
1)單相接地電容電流允許值
中性點不接地方式，即是中性點對地絕緣。由于其結構簡單、投資省、運行經濟，且供電可靠性、連續(xù)性高被廣泛采用，應當首選。但是根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》DL／T 620—1997第3．1．3條的規(guī)定，3～20 kV具有發(fā)電機的系統(tǒng)，采用不接地方式時，其單相接地故障電容電流允許值為3A，當單相接地故障電容電流大于允許值時，在發(fā)生單相接地故障不要求瞬時切除時，應采用中性點經消弧線圈接地方式；可以要求瞬時切除時，宜采用中性點經電阻接地。
而本工程中單相接地電容電流Ic=4 A>3 A，所以不能采用中性點不接地方式，而應該采用中性點經消弧線圈接地方式或中性點經電阻接地方式。
2)線路特點
至于采用中性點經消弧線圈接地方式和中性點經電阻接地方式中哪一種接地方式，下面再從這兩種中性點接地方式的工作原理及適用特點進行分析、比較。
①中性點經消弧線圈接地方式
中性點經消弧線圈接地方式，就是在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈，其工作原理是：利用流過故障點的工頻電感電流和工頻電容電流相位差180°的特性，人為地增加一個比單相接地故障電容電流略大一些的電感電流，兩種電流疊加時電容電流被電感電流補償掉，流過接地故障點的接地故障電流僅為補償后數值很小的殘余電感電流，弧光不能維系燃燒而熄滅，故障點周圍的絕緣介質“空氣”得以補償新鮮空氣，從而故障點的絕緣強度能夠恢復到正常的絕緣強度，故障相對地電壓的恢復不能使故障點的絕緣再次擊穿，系統(tǒng)恢復到正常運行。這種故障點絕緣能自動恢復的故障稱為可恢復性故障。
但在有電纜線路組成的供電系統(tǒng)中，電纜發(fā)生單相弧光接地時，消弧線圈卻無法消弧，保障系統(tǒng)供電的安全性。這是因為電纜線路一旦擊穿，故障點的絕緣強度幾乎為零，故障點的絕緣不能恢復到正常絕緣水平，弧光熄滅后故障相對地電壓的恢復會使故障點的絕緣再次擊穿，系統(tǒng)不能恢復到正常對地電壓下運行。這種故障點絕緣不能恢復的故障稱為不可恢復性故障或永久性故障。
即使現代的自動跟蹤補償消弧線圈也不能解決不可恢復性故障的消弧問題，只能適用于可恢復性故障的系統(tǒng)——架空線路，對于不可恢復性故障的電纜線路也是無能為力。
②中性點經電阻接地方式
中性點經電阻接地方式，即是在中性點與大地之間接入一定電阻值的電阻。當電網發(fā)生單相接地故障時，由于人為地增加了一個與電網接地電容電流相位角相差90°的有功電流，這就使流過故障點的接地故障電流絕對值比不接地電網增大，便于檢測到故障。中性點經電阻接地的方式有高電阻接地、中電阻接地、低電阻接地等3種方式。
高電阻接地的系統(tǒng)設計應符合R0≤Xc0的準則，使流過接地點的電阻性電流不小于電容性電流，以限制間歇性電弧接地時的過電壓水平在2．6倍相電壓以內。R0是系統(tǒng)等值零序電阻，Xc0是系統(tǒng)每相的對地分布容抗。一般采用接地故障電流小于10 A。國內一般認為當接地電流大于10 A時，不允許帶接地故障運行，必須立即跳閘，切除故障點。所以采用高阻接地方式，接地電流被限制到很小，保護裝置只是檢測故障并發(fā)出信號，允許帶接地運行1～2小時，在運行中找出接地點后設法消除。
中電阻和低電阻之間沒有統(tǒng)一的界限，一般認為單相接地故障時通過中性點電阻的電流10～100 A時為中電阻接地方式。
低電阻接地的系統(tǒng)為了獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，擴大了故障點電流使繼電保護能夠檢測到故障點電流，一般采用接地故障電流為100～1 000 A，以提高接地保護的靈敏性和選擇性。
而本工程供配電系統(tǒng)幾乎全部采用電纜線路，有如下特點：
1)受外界環(huán)境條件(雷電、外力、樹木、大風等)影響小，瞬時接地故障很少，接地故障一般都是永久性故障。2)電纜線路發(fā)生接地故障時，接地電弧為封閉性電弧，電弧不易自行熄滅，如不及時跳閘，很容易造成相間短路，擴大事故。3)電纜為弱絕緣設備。例如，10 kV交聯聚乙稀電纜的一分鐘工頻耐壓為28 kV，而一般10 kV配電設備的絕緣水平為35 kV。在中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中，由于查找故障點時間較長，電纜長時間承受工頻或暫態(tài)過電壓作用，易發(fā)展成相間故障，造成一線或多線跳閘。尤其在使用年限較長、絕緣老化的電纜線路的變配電系統(tǒng)中，在單相接地時，經常發(fā)生來不及找出故障線路，非故障線路就發(fā)生電纜爆炸的情況。
由于消弧線圈在電纜線路中不能發(fā)揮消弧的作用，同時為了提高接地保護的靈敏性和選擇性，所以選用中性點經低電阻接地方式，當發(fā)生接地故障時，能及時、準確地切除故障點。
3)供電可靠性
中性點經低電阻接地方式，當發(fā)生單相接地故障時，是通過切除故障線路來保障電網其它用電設備的正常用電的，所以其供電可靠性略差。為了提高供電可靠性，通過兩段母線互投的方式，任何一臺主變都可以帶兩臺發(fā)電機與系統(tǒng)并網。另外由主母線直配的電源線路均供給一些對電源級別要求不高的車間，再者這些車間都有引自系統(tǒng)的第二路電源，雙電源供電，滿足供電要求。所以整個系統(tǒng)的供電可靠性并沒有因為采用中性點經低電阻接地方式而降低。