影响选择接地方式的因素有:1)供电可靠性;2)人身设备安全;3)过电压因素;4)继电保护;5)投资。
在机组系统发生接地故障时,由于电容电流超前电压90°,当故障点的电容电流在第一个半波过零熄弧时,加在故障点上的电压正好为峰值,若电容电流过大,空气游离严重,极易把故障点重新击穿。这种重燃有时不可避免。但多次重燃将会导致电网电压振荡,发生间歇性弧光过电压。这种过电压时间长、幅值高、能量大、缺乏有效手段加以防护。避雷器在这种过电压的长时间作用下,会加速老化,甚至损坏。因此,首先应采取措施避免这种过电压的发生。
电网中性点采用消弧线圈接地方式的目的,是给故障点注入感性电流,抵消部分电容电流(欠补偿)或大于电容电流(过补偿),把接地故障电流降低到危险数值以下,维持运行2h。
电网中性点采用电阻接地方式的目的是给故障点注入阻性电流,使接地故障电流呈阻容性质,减小与电压的相位差角,降低故障点电流过零熄弧后的重燃率。当阻性电流足够大时,重燃不再发生。并且,阻性电流大于容性电流尚可提高零序保护灵敏度,作用于跳闸。
不同接地方式下发生单相间歇性电弧接地故障时,最大过电压一般不超过下列数值:
1)不接地3.5P.U(P.U=实际值/基准值);
2)消弧线圈接地3.2~3.5P.U;
3)电阻接地2.5P.U。
由于发生单相间歇性电弧接地故障时,电阻接地的最大过电压最小,所以,在电气设备的绝缘水平较低或较弱的场合,如发电机、电动机等旋转电机,其耐压水平较弱,保护内过电压,避雷器不能可靠保护,宜采用单相接地故障瞬时跳闸的电阻接地方式。但对于单相接地故障点的电容电流不超过10A的架空和电缆网络采用不接地方式。
电阻接地方式阻值范围划分如下:
1)高阻:>500Ω,接地故障电流<10~15A;
2)中阻:10~500Ω,15A<接地故障电流<600A;
3)低阻:<10Ω,接地故障电流>600A。
1.高电阻接地
高电阻接地一般用于单相接地故障要求瞬时停机为125MW及以上的发电机回路。高阻接地的目的主要是发电机定子绕组在单相接地故障时,避免产生间歇性弧光接地过电压,同时还要尽量降低接地故障电流对铁心的灼伤程度。
2.中电阻接地
中电阻接地主要用于以电缆为主构成的电网,包括城网、发电厂用电、工矿企业和公共设施的配电网络。电缆外绝缘为固体,线芯部与大气直接接触,发生单相接地故障的几率大大降低,而且一旦故障,绝缘性能又不能自行恢复,应当快速切除故障。故障切除之前,要求不能发生间歇性弧光过电压。其条件是故障点的阻性电流不得小于电网容性电流,这一技术条件便是选择电阻阻值的主要根据。在此前提下,希望阻值不要太大,以保证继电保护的灵敏度;又希望阻值不要太小,避免接地故障电流过大,出现一些低值接地方式存在的问题。
3.低阻接地
低阻接地仅用于接有大量高压电动机的电网,因为单相接地电流太大,会带来以下问题:(www.xing528.com)
1)易旁路及其他;
2)危及人身设备安全;
3)电阻器体积大、耗材多和价格高;
4)可能会引起主变压器差动保护的误动作。
因此,低阻接地方式应限制使用。
接地电阻器的选用应根据电网的电容电流来考虑,电网的电容电流,应包括有电气连接的所有架空线路、电缆线路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流,并考虑电网5~10年的发展。
架空线路的电容电流可按下式估算:
Ic=(2.7~3.3)UeL×10-3
式中 L——线路的长度(km);
Ic——架空线路的电容电流(A);
2.7——系数,适用于无架空地线的线路;
3.3——系数,适用于有架空地线的线路;
同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3~1.6倍。
电缆线路的电容电流可按下式进行计算
Ic=0.1UeL
架空线和电缆线路的电容电流也可通过直接查表获得。并可通过乘以1.25即可为全系统的近似值,或通过各部分分别进行计算累加。
综上所述,各柴油发电机公司对中压柴油发电机中性点接地电阻选型不一样,控制方式也不同,国家对此也没有统一规定,国内基本都是采用中阻接地。多台柴油发电机组并机+多台接触器+合用1个电阻接地方案,也有多台柴油发电机组并机+多台接触器+多个电阻接地方案,前者造价低、占地小,但控制逻辑复杂,后者反之。在选型时主要针对项目进行选型。
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