阐述新能源发电汇集线系统电阻接地系统

阐述新能源发电汇集线系统电阻接地系统

王艳国

（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西省太原市030001）

摘要：本文介绍了新能源发电汇集线系统中性点接地方式，提出来采用低电阻接地方式，并探讨了确定电阻参数时需要考虑的因素。同时，介绍了零序电流互感器的选择。

关键词：汇集线系统；低电阻接地方式；零序电阻；零序感抗

THEEXPOSITIONOFTHERENEWABLEPOWERLINELOW-RESISTANCEGROUNDINGMETHOD

WangYanGuo

（ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.，Ltd.，TaiYuan，shanxi，zipcode：030001）

Abstract：Thearticledescribestheneutralpointgroundingmethodofthepowerline，putforwardthelow-resistancemethod.Atthemeantime，thisarticlediscussesthefactorsshouldbeconsideredwhendeterminetheresistanceparameters.Moreover，theselectionofthezerosequencecurrenttransformerhasbeendiscussed.

Keywords：powerline，low-resistancegroundingmethod，zerosequenceresistance，zerosequenceinductiveresistance

引言

新能源发电汇集线系统中性点接地方式是一个综合性问题。它与供电的可靠性和连续性、网络的绝缘水平、过电压水平、单相接地故障电流、继电保护的配置和切除故障的方式、电气设备的安全运行等因素有关。早期新能源项目的汇集线系统中性点接地方式为不接地或消弧线圈接地方式，此时发生单相故障不产生故障电流，故障不能及时切除。可引起过大面积脱网事故，严重影响电网的安全可靠性。现价段新能源项目的汇集线系统中性点接地方式是依据国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》国能安全【2014】161号文件第5.2.11执行。“风电场汇集线系统单相故障应快速切除。汇集线系统应采用经电阻或消弧线圈接地方式，不应采用不接地或经消弧拒接地方式。经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除，同时应兼顾机组运行电压适应性要求。经消弧线圈接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能可靠选线，快速切除。汇集线保护快速段定值应对线路末端故障有灵敏度，汇集线系统中的母线应配置母差保护。”

各电网公司的新能源项目接入审查意见大多为汇集线系统中性点接地方式为电阻接地，个别区域电网在中压接入电网的光伏项目中要求采用经消弧线圈接地的汇集线系统，在发生单相接地故障时，能可靠选线，快速切除。

鉴于此，本文将简要阐述汇集线系统的电阻接地及该接地方式下零序电流互感器和汇集系统中压电缆的选择。

1不接地方式

电网系统中，中性点采用不接地方式，在发生单相接地时，系统参数重新组合，故障相对地低压为零，健全相对地低压升高至线电压。会存在两种过电压形式：

第一种情况：各相电压发生畸变，但线电压的向量对称性保持不变，汇集系统能够持续运行。当重新组合的参数后，零序阻抗与正序阻抗比值的绝对值约为2时，系统会发生谐振，健全相出现过电压，过电压倍数为运行相的6-7倍。

系统的零序电阻可以抑制过电压，但在中性点不接地电网中，线路的零序电阻不足以抑制谐振过电压。

第二种情况：流经故障点的电容电流超前电压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。多次重燃导致电网电压振荡，发生间歇性弧光过电压。过电压幅值可能会超过运行相电压的3倍。

2电阻的接地方式

经电阻接地的汇集线系统发生单相接地故障时，应能通过相应保护快速切除，为获得快速选择性继电保护所需的足够电流，汇集线系统中性点电阻宜采用低电阻接地。

在汇集线路系统中性点与大地之间接入一个电阻，当流经电阻的Ir≥（1-1.5）Ic时，健全相的谐振过电压可限制在1.5-2.8内。

新能源发电项目中，汇集系统多采用电缆和架空混合方式或电缆方式，即使采用电缆和架空混合方式，电缆敷设的长度较长，零序阻抗的绝对值等于正序阻抗的2倍的可能小，所以在不配置接地电阻的汇集系统线缆发生单相接地时，发生谐振过电压的可能很小。

同时，为限制电弧过电压，系统等值零序电阻不宜小于2倍系统等值零序感抗。

电阻接地系统单相接地故障回路参见图1。

图1电阻接地系统单相接地故障回路图

Id

Id为单相接地故障时流过故障点的总电流。

Ir为故障时流经中性点电阻的电流。

Ic为单相接地故障电容电流。

在电阻接地系统中发生单相接地故障时，加在电阻两端的电压近似等于系统相电压。其电阻电流近似等于系统额定相电压除以电阻的电阻值，即Ir为故障时流经中性点电阻的电流。

因此，电网中性点采用电阻接地方式可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，重燃将不再发生。并且，阻容电流大于容性电流能提高零序保护灵敏度，以作用于线路跳闸。

汇集线为架空（局部采用电缆敷设方式）的新能源项目汇集线系统中，典型的电阻接地系统，电容电流在40A以下时，电阻电流取100A，接地故障电流大于100A，电阻值可按此计算结果取值。满足系统等值零序电阻不宜小于2倍系统等值零序感抗，电弧过电压限制在2.5倍正常相电压水平以下。

另，汇集线路采用电缆时电容电流较大，电阻电流取值也应提高，一般为Ir≥（1-1.5）Ic。单相接地电容电流可能接近600A或更大，若按35kV系统计算，电阻值会接近25Ω。阻性电流有时会超过800A，故障接地总电流达到1000A。这样大的接地故障电流，会带来以下问题：

单相接地点的地电位，接触电压跨步电压以及电子设备绝缘都有可能超出标准；电阻器耗材多，功率和发热很高；单相接地故障，其电流是通过变压器中性点电阻流通的，当电流太大而超出主变压器差动保护整定范围时，差动保护会误动作切断各侧电源断路器而扩大事故。

所以，汇集线时电容电流较大时，接地电阻尽量避免选择低电阻接地方式。

如图按2（a）或（b），采用阻抗接地。先用电抗进行欠补偿，在接地故障点会有电感电流与电容电流的中和。并以剩余之较小电容电流选择电阻，会取得中阻接地的效果。

（a）L、R串联（a）L、R并联

图2阻抗接地

2关于零序电流互感器和中压电缆

安装在电阻器接地回路的零序电流互感器变比宜按大于40%系统接地电阻电流值选择。在工程实践中取Ir/2，同时零序电流互感器应满足热稳定的要求。

建议零序电流互感器一次电流选用：50/1、75/1、100/1、150/1、200/1、100/5、200/5等。

经低电阻接地系统中，保护动作时间短，不超过1分钟，因此中压电力电缆导体与绝缘屏蔽或金属套之间额定电压不应低于100%的使用回路工作相电压。

3结论

新能源项目的汇集线系统应采用电阻接地，发生谐振过电压的可能性较小，即使发生谐振过电压也可限制在允许范围内。限制电弧过电压时，宜Ir≥（1-1.5）Ic。当若电容电流过大，且为低电阻接地方式，单相接地电流采用1000A时欠妥的，建议采用阻抗接地方式。安装在电阻器的零序电流互感器变比宜按大于40%系统接地电阻电流值选择；中压系统电缆导体对地之间的电压可选择工作相电压。

参考文献：

[1]GB/T50064-2014，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[S].

[2]DL/T866-2015，电流互感器和电压互感器选择及计算规程[S].

[3]GB50217-2018，电力工程电缆设计标准[S].

[4]国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求》国能安全【2014】161号文件[S].

作者简介：王艳国（1979－），男，高级工程师，主要新能源发电研究。