摘要：在国家光伏补贴政策的鼓励下，我国光伏项目建设进入爆发期，而光伏集电线路因单相接地故障导致升压站脱网问题日益严重。本文对中性点小电阻和消弧线圈接地系统特点进行对比分析，确定以小电阻作为升压站的接地方式；讨论了电阻与电容电流比值与过电压倍数的关系，对后续工程的设计具有一定的借鉴意义。
关键词：中性点接地装置；渔光互补；接地变；过电压倍数
1 引言
在国家的大力扶持下，截止2017年底，我国的光伏产业累计装机容量已达130GW，位居全球首位[1]。在一系列的光伏电站的建设和运行过程中，逐步暴露出了一些问题，多地光伏电站发生火灾脱网事故频见报端，经事故分析，除设备自身故障原因外，光伏集电线路发生单相接地故障未能及时排除是事故扩大的一个重要原因。为能在35kV集电线路在发生单相接地故障时能快速切除和准确选线，本文以110kV渔光互补升压站为例，对其低压侧35kV小电阻接地系统的设计和设备参数进行研究。
2 接地型式的选择
根据《光伏发电站设计规范》（GB 50797-2012）8.2.7规定：“光伏发电站内10kV或者35kV系统中性点可采用不接地、经消弧线圈接地或者小电阻接地方式。经汇集形成光伏发电站群的大、中型光伏发电站，其站内汇集系统宜采用经消弧线圈接地或者小电阻接地的方式。”
2.1中性点经消弧线圈接地
中性点经消弧接地方式通过在接地变高压侧中性点串接消弧线圈进行接地，该接地方式的原理是在系统发生单相接地故障时，由消弧线圈装置提供感性的电流对接地故障引发的电容电流进行补偿，使电容电流降低至10A以内，进而熄灭电弧。该接地方式可使系统在故障条件下运行2小时，且在熄弧后，接地故障能被自动清除。消弧线圈接地方式存在着一定的缺点：其对中性点设备的绝缘水平有着较高的要求，且在不同的运行方式下，有可能因补偿不足而导致谐振过电压；选线装置复杂，导致系统可控性较差，实际运行效果差强人意。
2.2中性点经小电阻接地
中性点经小电阻接地方式通过在接地变高压侧中性点串接小电阻进行接地，该接地方式的原理是在电弧过零熄灭的前提下，装置依靠电阻器耗能和阻尼性质来为残压提供低阻的通路。对于系统发生谐振过电压和间歇性电弧接地过电压等场合来说，小电阻接地方式可实现快速准确选线，并把发生单相接地故障的影响范围缩小至最小，进而保护电力系统设备的目的。其优点如下[2]：
（1）能够对系统各类过电压起到有效的限制作用，尤其以谐振过电压和间歇性电弧接地过电压等场合效果最佳；
（2）为解决保护装置选线的难题，小电阻装置依托大电流可有效提升保护的灵敏度，使35kV集电线路在发生单相接地故障时能快速切除和准确选线；
（3）发生接地故障时，系统承受的电压水平较消弧线圈接地的要低，持续时间短；设计考虑设备的外绝缘要求可适当降低，提高技术经济性；
（4）具有优越伏秒特性的金属氧化物避雷器的应用可降低雷电过电压的水平；同时其适用范围较广，便于系统后期增容或者对地电容电流增大的情况，以此减少投资，降低运维成本。
中性点经小电阻接地和消弧线圈接地对比如表1所示。
综上，在渔光互补升压站中，因小电阻接地有着消弧线圈接地无可比拟的优势成了设计的首选。
3 接地变的配置要求
接地变的连接组别主要有YNd和ZN三相变压器两种，根据目前光伏升压站的应用情况，以ZN接法居多，ZN型接法对正、负序电流起高阻抗作用，而对零序电流提供低阻抗通道。因而，流经小电阻的电流为零序电流分量[3]。
在发生单相接地故障时，由于故障电容电流较大，系统难以持续运行，保护装置会在短时间（1s~2s以内）内切除故障。接地变的容量选择可参考《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T 5222-2005）的18.3.4条规定执行如式（1）所示。
式中：Ua为故障相相电压；Ub、Uc为健全相相电压。
考虑到集电线路往往比较长，对地等值电容较大，这里将的α取值定为4，即可将过电压倍数分别限制在1.58p.u.和1.95p.u.。
5 零序电流互感器（CT）的配置要求
零序CT按安装位置可以分为接地变中性点的零序CT和35kV集电线路零序CT两类。设计之初，应针对安装位置的电缆芯数和外径来确定零序CT的外径，一般以1.4~1.5倍的电缆外径为宜。
零序CT可分为闭口式和开口式。闭口式CT在出厂时便按模具制作为整体，不存在漏磁，线性度较好，二次负荷可以相对较大，但其安装和拆卸不变；开口式CT可拆卸，便于现场安装和运维，后期对电缆运维时无需重新制作电缆头，但其存在漏磁，线性度稍差，二次负荷一般较小。现场可根据实际情况对其型式进行选型。
在二次保护方面：35kV接地变零序保护的动作值整定需按躲开系统可能最大不平衡接地故障而下流经小电阻的电流来考虑；其动作时间段可划分为2段，第I段与集电线路零序保护的I段配合，在馈线断路器拒动时，跳开接地变断路器，使系统变为不接地系统，而第II段则在接地变断路器拒动时，跳开主变低压侧开关，缩小故障范围。35kV集电线零序保护同样为两段零序过流保护，其I段为限时速断保护，II段作为本线路和相连线路的后备保护。
7 结语
结合工程设计实际情况，归纳如下：
（1）在以35kV电缆作为集电线路的升压站中，其对地电容电流往往较大，宜采用中性点经小电阻接地方式；
（2）接地变一次绕组采用ZN接法，其绕组呈现的低零序阻抗特性更加有利于零序的通流，其容量的确定应充分考虑短时（10s）过载系数和兼作站用变的因素；
（3）阻容流比α值应结合系统耐受过电压倍数和保护的灵敏度来选取，在以35kV长距离电缆作为集电线路的升压站中，其取值应稍大；
（4）零序CT参数配置应综合电缆芯数、外径、所需二次负荷、精度及二次保护的需求进行考虑。
参考文献：
[1]韩文轩. 光伏发电崛起具有积极启示意义[J]. 中国战略新兴产业，2018（25）：14-16.
[2]严倚天，赵志刚，严浩军. 中压配电网消弧线圈分布式补偿的仿真研究[J]. 浙江电力，2018（3）：25-27.
[3]闫严. 小电流接地系统选线装置原理仿真和测试系统研究[D]. 广西大学，2017.
论文作者:文永团,蔡儒军,焦国锋,谭美燕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/4/1
标签：过电压论文; 电阻论文; 电流论文; 故障论文; 系统论文; 弧线论文; 光伏论文; 《电力设备》2018年第29期论文;