陳云鋒

(云南省電力建設(shè)公司，云南 昆明 650041)

1 前言

風(fēng)電場風(fēng)機(jī)分布一般較分散，所有風(fēng)電機(jī)組分成2～3組，每組10～14臺(tái)風(fēng)機(jī)通過集電線路串接后將電能送往升壓站，再經(jīng)變壓器升壓后與系統(tǒng)變電所相連實(shí)現(xiàn)電能外送。內(nèi)部集電線路一般采用35kV電纜或架空線路輸送電能，距離在3～10km。風(fēng)電場升壓站低壓側(cè)中性點(diǎn)接地可以采用不接地方式、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)小電阻接地方式。

2 中性點(diǎn)接地方式

2.1 中性點(diǎn)不接地方式

采用中性點(diǎn)不接地方式，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，供電可靠性高。高電壓、長距離輸電線單相接地時(shí)，電容電流一般很大，在接地處容易出現(xiàn)間歇電弧，引起電網(wǎng)產(chǎn)生高頻振蕩，形成過電壓。發(fā)生單相接地，另外兩相電壓將升高倍，容易使絕緣薄弱處擊穿，引起兩相接地短路。當(dāng)風(fēng)電場容量較小或采用架空線時(shí)，集電線路電容電流也相對(duì)較小，通常采用中性點(diǎn)不接地方式。

2.2 經(jīng)消弧線圈接地方式

為克服接地電容電流過大的缺點(diǎn)，可采用經(jīng)消弧線圈接地方式。消弧線圈是一個(gè)有鐵芯的可調(diào)電感線圈，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可形成一個(gè)與接地電容電流大小接近相等、方向相反的電感電流，電感電流補(bǔ)償電容電流，使流經(jīng)接地處的電流變得很小，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇接地過電壓。通常消弧線圈最大補(bǔ)償電流與最小補(bǔ)償電流之比取2:1或2.5:1，并裝設(shè)5～9個(gè)分調(diào)節(jié)接頭。

采用消弧線圈接地方式的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)集電網(wǎng)容性電流變化時(shí)，消弧線圈接入容量調(diào)整方便;可降低線路單相接地時(shí)故障點(diǎn)的殘流，有利于接地電弧的熄滅，避免長時(shí)間燃弧而導(dǎo)致相間短路。缺點(diǎn)是使小電流選線裝置靈敏度降低，甚至無法選線;易產(chǎn)生串聯(lián)諧振過電壓現(xiàn)象，放大了變壓器高壓側(cè)到低壓側(cè)的傳遞過電壓;當(dāng)采用電感電流來抵消電容電流時(shí)，無法抵消弧光接地時(shí)的全部高頻分量，不能有效地限制弧光接地過電壓。

當(dāng)風(fēng)電場集電線路采用電纜線路，且線路較長電容電流大于10A時(shí)，35kV中性點(diǎn)一般采用消弧線圈接地方式。

2.3 經(jīng)小電阻接地方式

對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，在線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障電流一般在100～1000A之間。保護(hù)裝置可以根據(jù)檢測到的故障電流，快速切除接地線路，從而不易使故障點(diǎn)發(fā)展為兩點(diǎn)接地故障，有利于縮短故障線路修復(fù)時(shí)間。在接地故障期間，非故障相的電壓也不高于線電壓。此外，這種接地方式可以將系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)運(yùn)行設(shè)備及城市通信系統(tǒng)的影響限制到最小程度;中性點(diǎn)設(shè)備投資費(fèi)用也不高;事故率可降低，有利于整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。對(duì)部分架空供電線路，還可以采用自動(dòng)重合閘裝置，以提高其對(duì)用戶供電的可靠性。

當(dāng)風(fēng)電場35kV集電電纜較長時(shí)，需要的消弧線圈容量很大，會(huì)超出廠家可以生產(chǎn)的最大容量的消弧線圈，此時(shí)可以采用經(jīng)小電阻接地方式。與經(jīng)消弧線圈方式相比，經(jīng)小電阻接地方式改變了接地電流相位，加速了回路中的殘余電荷的泄放，促使接地電弧自熄，降低弧光間歇接地過電壓，同時(shí)可提供足夠的電流和零序電壓，使零序保護(hù)可靠動(dòng)作。

系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，非故障相的穩(wěn)態(tài)電壓升高比采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式的穩(wěn)態(tài)電壓升高稍低。由于其顯著的阻尼作用，可消除由于各種原因引起的系統(tǒng)諧振過電壓，采用電阻接地是消除頻繁發(fā)生的PT諧振過電壓的最有效的辦法。

中性點(diǎn)電阻對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)位移電壓具有抑制作用，使中性點(diǎn)位移電壓減小。在正常運(yùn)行時(shí)，接地變壓器和接地電阻幾乎是處于空載狀態(tài)，只有在發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地變才承受短時(shí)沖擊電流。

采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式，有利于無間隙避雷器的使用，不僅限制系統(tǒng)內(nèi)的過電壓水平，又可以降低雷電沖擊過電壓水平。

中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地與線路零序保護(hù)配合，可準(zhǔn)確地判斷出故障線路并迅速切除，有利于可靠切除故障集電線路，減小對(duì)系統(tǒng)影響。同時(shí)故障時(shí)由于及時(shí)切除電源，可減少發(fā)生人身安全事故的機(jī)會(huì)。

當(dāng)線路參數(shù)不對(duì)稱會(huì)產(chǎn)生流過接地變壓器中性點(diǎn)的零序電流，變電所接地網(wǎng)接地不良會(huì)導(dǎo)致接地變壓器中性點(diǎn)零序電壓加大。線路參數(shù)不對(duì)稱達(dá)到一定的程度或兩個(gè)因素的同時(shí)存在將引起接地變壓器零序電流保護(hù)誤動(dòng)。因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電纜線路參數(shù)對(duì)稱性及變電所接地網(wǎng)接地完好性的監(jiān)測。

3 結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)電容電流小于10A時(shí)，可以選用中性點(diǎn)不接地方式。當(dāng)電容電流大于10A時(shí)，采用經(jīng)消弧線圈接地方式較合適。考慮到經(jīng)消弧線圈接地方式均采取過補(bǔ)償方式，目前消弧線圈最大制造容量為3150kVA，其對(duì)應(yīng)的允許電容電流應(yīng)為100A左右，再考慮脫諧度10%的要求，當(dāng)集電網(wǎng)系統(tǒng)的電容電流超過80A時(shí)，不宜選用經(jīng)消弧線圈接地方式，而宜選用經(jīng)小電阻接地方式。

當(dāng)集電線路采取較長電纜線路時(shí)，從技術(shù)性能上分析，風(fēng)電場升壓站低壓側(cè)中性點(diǎn)宜采用低電阻接地方式，并配置集電線路零序保護(hù)和監(jiān)測電纜線路參數(shù)對(duì)稱性及變電所接地網(wǎng)接地完好性。

［1］袁勇，李曉明，潘艷，謝江輝，李彬，孫紅.10kV小電阻接地系統(tǒng)特殊問題的研究［J］.繼電器，2003，31(7):16～19.

［2］郭繼紅，郭寶海.大型風(fēng)電場集電網(wǎng)系統(tǒng)接地方式探討［J］.水利水電工程設(shè)計(jì)，2009，28(03):38～40.

［3］王邦一，李玲芳，黃偉.風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)云南電網(wǎng)無功及電壓控制影響［J］.云南電力技術(shù)，2010，38(4):26～27.

［4］張芬.小電阻接地系統(tǒng)的繼電保護(hù)［J］.云南電力技術(shù)，2010，38(3):61～63.