关键词：并网光伏电站；性点接地电阻选择；零序保护
引言
在保障人身和设备安全的前提下，基于零序电流随中性点电阻的变化特性分析，综合站内各级线路零序保护的选择性和灵敏性要求，提出了一种计及光伏源非线性助增和保护动作性能的中性点接地电阻选取方法。
1并网光伏发电系统
光伏发电系统将太阳能转换为电能，根据光伏系统与电网的关系，可以分为独立系统和并网系统。独立于电网的光伏系统，常用在远离电网的偏远地区。并网光伏电站及其接入系统运行特性的研究正逐渐成为光伏发电产业和电力领域共同关心的重要课题之一，在并网系统中，光伏发电系统代替电网给用户提供电力，同时把多余功率馈送回电网。系统需要加入蓄电池，以保证光照不足时能持续提供电能。由于系统受外界因素影响较大，为获得持续的额定输出功率，通常要应用控制器来调节、控制和保护系统。所以，光伏发电系统基本包括光伏电池、变换器、蓄电池和控制器四大部分，如图１所示。变换器将系统所发直流电逆变成正弦交流电，并经过连接装置并入电网。控制器控制系统最大功率点、逆变器输出的电压波形和功率等，一般由单片机或数字信号处理芯片作为核心器件构成。
2光伏发电概述
2.1光伏发电的原理
光伏发电的原理并不复杂，其主要的原理是半导体材料的光电效应。而光电效应，就是光照导致不均匀半导体或是半导体与金属结合部位产生电位差的现象，是一种由光能转化成为电能的过程，也是一种形成电压的过程。
2.2光伏发电的特点
常规能源都不是取之不尽用之不竭的，我国的一次能源储备与世界平均水平相比还存在不小的差距，而太阳能是人类社会生产生活中可再生的清洁能源，且能源本身没有安全风险，可在多个地区获得，同时不需要维护，资源量充足，故此在很长时间的能源战略制定当中占据着非常关键的位置。
2.3光伏并网发电
光伏并网发电是利用太阳能并将其转化为电能的一种发电形式，光伏发电主要是利用半导体界面的光生伏特效应，将太阳能转化为电能。太阳能电池在串联处理后，采取有效的封装保护措施，从而形成大面积的太阳能电池构件，之后再使用功率控制器部件就组成了一个完整的光伏发电装置。太阳能电池制作和生产的过程中，主要采用超纯硅作为主要材料，其主要分为两种形式:一种是单晶硅电池，另一种是多晶硅电池。电池单体受到太阳能的作用会发生光电效应而实现发电的功能。而光伏组件采取串联方式连接到一起，从而获得不同大小的电压和电流，并在经过变压器的升压处理之后，可接入到电网当中。
3光伏电站中性点接地方式选择原则
3.1中性点接地方式介绍
电网系统的中性点即为变压器、发电器形成的星形绕组公共点，中性点接地方式即为中性点和大地之间的连接方式。中性点运行方式一般可分为有效接地和非有效接地两大类。有效接地方式指中性点直接接地和经小电阻接地，非有效接地指不接地或经消弧线圈接地。
3.2不同中性点接地方式的比较
（1）中性点不接地。若三相电源电压呈现为对称，则电源中性点的电位表现为零。但由于架空线路三相排列呈现为不对称，并且各相对地电容也表现为不相等，因此电网中性点表现出位移电压，该值通常不大于电源电压的３％～５％，这给运行带来了较大的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在中性点不接地电网出现单相接地故障的情况下，非故障相的对地电压随之升高为线电压，单相接地电流增大为正常情况时电容电流的３倍左右。３５ｋＶ配电网单相接地电流若超过规定值（１０Ａ），易导致不稳定的间歇性接地电弧，出现幅值较高的弧光接地过电压。（2）中性点经消弧线圈接地。采用此种接地方式，在出现单相接地故障时，消弧线圈的电感电流会使系统对地电容电流有相应的补偿，使通过故障点的电流变得更小或者接近于零。除此以外，消弧线圈还会使故障相的恢复电压上升速度减缓。采用中性点经消弧线圈接地，电网在出现故障时仍然能够持续运行一段时间，有利于提高供电可靠性。电网单相接地电流非常小，其对邻近的信号系统及通信电路造成的影响较小，通常情况下，中性点经消弧线圈接地系统应用补偿方式，脱谐度控制在５％～１０％之间。若线路的不对称度不大，出现断路器非全相动作或出现线路两相、单相断线的情况，在特定条件下容易导致串联谐振，需要避免。（3）中性点直接接地。中性点直接接地系统属于较大电流的接地系统，通过接地点的电流较大，可能会烧损电气设备。发生故障后，继电保护会立即动作，使断路器跳闸，消除故障。目前我国１１０ｋＶ及以上系统大都采用中性点直接接地。（4）中性点经电阻接地。中性点经电阻接地，可简化为继电保护，在检测接地故障线路时非常方便，通常依靠零序电流保护将单相接地故障迅速切除。过电压较低有利于降低绝缘水平，但较大的电流流经故障点，将使接触电压和跨步电压显著升高，对人身及设备造成威胁。因此，为保证供电可靠安全，需要设置自动重合闸，在瞬时性故障时立即恢复供电。
3.3接地方式选择原则
（1）电气设备和绝缘水平。和配电网中性点接地方式一样，光伏电站１０ｋＶ、３５ｋＶ交流系统中性点接地方式的选择是一项重大的技术决策，不仅涉及到系统本身的安全可靠性、过电压绝缘水平，而且对通信干扰、人身安全有重要影响。光伏电站交流系统中电力设备和配电网差异不大，主要为电缆、负载、变压器等。确定中性点接地方式应主要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为多相短路。对于６ｋＶ～１０ｋＶ架空线路电网而言，运用中性点直接接地方式会使绝缘水平降低，但经济意义并不明显。对于电缆网络而言，若运用中性点有效接地方式，电缆绝缘水平下降的同时，工程造价会有较为明显的改善。（2）继电保护工作的可靠性。中性点不接地或经消弧线圈接地时接地保护较为困难，而在中性点有效接地电网中，接地保护相对容易实现。为充分接收太阳能资源，光伏电站内汇集系统多采用直埋电缆方式，造成光伏电站交流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，以防止烧损事故。同时，对发生不可恢复性故障的设备应尽快退出运行，防止设备损坏或故障扩大。
结语
光伏电站升压变压器中性点采用小电阻接地系统，能够保证发生单相接地故障时迅速切除故障，避免故障范围扩大，保障光伏电站及电力系统稳定、安全运行。
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论文作者:浦文君
论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/27
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