燃气电厂中性点接地方式与运行分析论文_郑东海

(福建晋江天然气发电有限公司 362251)

电力系统中性点接地方式设计到系统的运行方式和运行中的安全问题,中性点接地方式涉及单相接地(短路)电流的大小和设备的绝缘水平,这些都放映到过电压的问题。因此,本文从本司从高压到低压中性点接地问题提出分析,其中并未将保护相关内容列入,仅供参考。

本司一期采用#1、#2、#3、#4主变压器中性点采用经隔离刀闸与避雷器、放电间隙并联的接地方式;#01高备变高压侧中性点为直接接地方式,高厂变低压侧(即6KV)为高电阻接地方式。发电机中性点接地方式(即19KV),采用中性点经干式变压器二次侧接电阻的高电阻接地方式,我厂低厂变低压侧(0.4KV)接地方式为直接接地。

一、220KV的中性点接地分析

220kV系统变压器中性点接地运行方式

(1).220kV母线并列运行时,需且只需安排一台升压变中性点直接接地运行,其余升压变间隙接地运行。220kV母线分裂运行时,分裂后的每个母线节点需且只需安排一台升压变中性点直接接地运行。接入220kV系统的高备变直接接地运行。

(2).我厂220kV全接线标准运行方式时,Ⅰ、Ⅲ母线安排#01高备变直接接地运行,Ⅱ、Ⅳ母线安排#4主变直接接地运行,其余主变间隙接地运行。

(3).主变中性点直接接地时,应退出主变中性点间隙零序电流、间隙零序电压保护。主变间隙接地运行时,应投入主变中性点间隙电流、间隙电压保护。

根据DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定,“110~500KV系统应采用有效接地方式,在系统在各种条件下应该使零序与正序电抗之比(X0/X1)为正值并且不大于3,而且零序电阻与正序电抗之比(R0/X1)为正值并且不大于1,220KV系统中变压器中性点直接或经低阻接地,部分变压器中性点也可不接地。”

大多数情况在电源侧有两组或者两组以上的变压器,一组采用中性点直接接地,另一组变压器中性点不接地运行,对不接地运行的分级绝缘变压器中性点,通常装设有避雷器和放电间隙,也可装有避雷器和放电间隙并联运行,负荷侧变压器中性点接地方式按照调度要求,通常采用不接地方式,并装有避雷器和放电间隙。

假设220KV变压器采用不接地方式运行,那么可能的出线的过电压形式有以下几种

(1).雷电冲击波倾入变压器时,照成变压器中性点电位升高的外部过电压。

(2).断路器飞全乡分合闸造成的造成的变压器不接地中性点出线的过电压,如果两侧均有电源,犹豫两端电源不同步,中性点电压可高达两倍相电压。

(3).由于继保误动或者人员误操作,使系统形成一个带单相接地的中性点不接地系统,出线变压器中性点的稳定电压升高至相电压。

(4).正常网络发生单相接地故障时,在断路器跳开单相接地故障前,变压器中性点有过电压

对于(1)-(3)中所描述的过电压需要采取保护措施,而(4)中所述的过电压则不需要采取保护措施。因它幅值不高,能量不大。

即使中性点绝缘水平相同的该变压器中性点过电压保护方式也不尽相同,其采用的间隙和避雷器的规格也有差异。对于主变压器中性点可能出现的最大暂态过电压见表1

主变压器中性点可能出现的最大暂态过电压

表一

220KV变压器中性点过电压保护

间隙保护的优点是结构简单、可靠、运行维护量最小。在工频、操作和雷电呀下都可对变压器进行保护。缺点是在三种过电压这样大范围保护配合参数确定比较困难,放电分散性大保护特性一般,工频续流较大,灭弧能力较差,而且间隙动作会产生谐波,对变压器本身的绝缘也不利。靠继电保护切除故障,在系统的不对称接地短路故障也有较大和较长时间的工频零序电流冲击主变压器。

避雷器保护的优点是伏秒特性平坦,放点分散性小。缺点是不能防护工频过电压,而且在较高工频过电压下自身需要防护。自身存在故障危险。特别是当发生非全相运行或转为带单相接地的中性点不接地系统时,犹豫变压器中性点的稳态电压升高,可能使避雷器损坏,甚至引起爆炸。

为此,防护非全相运行及系统转为带单相接地的中性点接地的中性点不接地系统能够可靠动作,而在雷电过电压下不动作必须选用间隙:只防护雷电过电压,并对正常网络发生单相接地时变压器中性点出线的暂态过电压进行阻尼,以保证间隙不会误动则可选用氧化锌避雷器;徐同时防护雷电、工频和操作过电压时刻采用间隙和避雷器避雷器和间隙并联的保护方式,在工频过电压下,间隙并联避雷器,间隙既保护变压器中性点,又保护避雷器。

二、19KV的中性点接地分析

因220KV主变压器绕组连接方式为Ynd11,高压侧采用直接接地,而主变低压侧采用不接地方式,所以主要参考发电机中性点的连接方式,即采用中性点经干式变压器二次侧接电阻的高电阻接地方式。

在这里主要就发电机中性点电阻柜使用过程中具体的运行方式进行分析,对高阻接地的具体内容在后面6KV系统做具体介绍。

这种接线是利用发电机引出的中性线与单相变压器链接,在变压器低压侧并接一低压电阻。已在国内今年投产的大型机组上被广泛采用,接地装置参数是以发电机组设计的计算值为基础设计制造的。

相对与消弧线圈接地方式,单相接地变压器在机组正常运行方式的大多数时间内,不会引起中性点的电压偏移增大,起限制过电压的作用。高阻接地对机组的绝缘和正常运行都有利,有预防机组绝缘损坏或绝缘薄弱处被击穿而导致定子接地的效果。另外,经高阻消耗能元件,增大零序回路阻尼,无传递过电压和暂态过电压危险。由于故障电流要大于消弧线圈接地,一般故障保护作用于瞬时停机。这对目前的电力系统使允许的,利用变压器变比关系和过载特性,并联的二次电阻可以做的很小。

而在发电机启机过程中需要通过链接LCI(变频负载启动装置),通过LCI带动发电机转动,即为将发电机变为电动机,而此时,需要考虑电动机运行时,若因LCI输出电压较低,而若发生接地故障,将使短路电流放大,而损坏LCI。

三、6KV的中性点接地分析

高厂变低压侧(即6KV)为高电阻接地方式。

电阻接地目的和分类

当电网中性点不接地运行时,即使系统的电容电流不大,也会因在单相接地时产生间歇性的弧光过电压,使健全相的电位升高到足以破坏绝缘水平的程度,甚至形成相间短路。如果在变压器中性点串接一变阻器后泄放间歇性的弧光过电压中电磁能量,则中性点电位降低,故障相恢复电压上升速度也减慢,从而减少电弧重燃的可能性,抑制相恢复电压上升速度也减慢,抑制了电网过电压的幅值,并使有选择性的接地保护得以实现。

在6~66KV电网中,传统的分类把电阻分为高电阻、中电阻和小电阻三种形式。对应的电阻值如下

高电阻>500Ω,接地故障电流<10~15A;

中电阻10~500Ω,15A<接地故障电流<600A;

小电阻<10Ω,接地故障电流>600A。

高电阻接地方式是以限制单相接地故障电流,并可防止谐振过电压和间歇性弧光接地过电压,它最大的特点是当系统发生单相接地时可以继续运行2H,这与中、小电阻接地方式有着根本的不同。

高电阻接地方式的特点

(1).允许带接地故障2H:

(2).能降低弧光接地过电压倍数

(3).能降低铁磁谐振过电压和断线过电压的倍数

(4).运行方式改变无需变更电阻值

(5).无间隙氧化锌避雷器在电源侧可安全运行

总结,根据系统电压配合绝缘水平选择系统接地方式,而根据接地方式也有相应的运行方式,上述对晋江燃气电厂接地方式的介绍,略显简单,但可以作为以后运行方式改变,而相应作出判断依据。

论文作者:郑东海

论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期

论文发表时间:2019/9/19

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