胡周陽 劉濤

摘 要：國內(nèi)某核電6.6kV中壓系統(tǒng)在中性點接地方式采用不接地的基礎(chǔ)上，同時增加了一套消弧線圈和選線屏裝置，應(yīng)對在不同工況下的特殊需求，防止中壓設(shè)備在發(fā)生接地故障時由于過大接地電容電流對事故擴大。

關(guān)鍵詞：中壓系統(tǒng)；消弧線圈；不接地

一、中壓系統(tǒng)中性點接地方式

1.中壓系統(tǒng)的中性點不接地方式

中性點不接地系統(tǒng)的特點是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，允許繼續(xù)允許2h。它具有較高的供電可靠性。同任何一種接地方式一樣，它也有其運行中需要解決的問題，主要是中壓電網(wǎng)常見的一些鐵磁諧振過電壓、操作過電壓、中性點偏移。

2.中壓系統(tǒng)的中性點電抗（電阻）接地方式

電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T620-1997（交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合）3.1.2條規(guī)定：

3～10kV不直接連接發(fā)電機的系統(tǒng)和35、66kV系統(tǒng)，當(dāng)單相接地電容電流不超過下列數(shù)值時，應(yīng)采用不接地方式；當(dāng)超過下列數(shù)值又需在接地故障條件下運行時，應(yīng)采用消弧線圈接地方式。

（1）3～10kV鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)和所有35、66kV系統(tǒng)，10A。

（2）3～10kV非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成的系統(tǒng)，當(dāng)電壓為：

1）3kV和6kV時，30A；

2）10kV時，20A；

3）3～10kV電纜線路構(gòu)成的系統(tǒng)，30A。

3.1.4條規(guī)定：

6～35kV主要由電纜線路構(gòu)成的送配電系統(tǒng)，單相接地故障電容電流較大時，可采用低電阻接地方式。

中性點接地方式有4類：

（1）高電阻、中電阻和小電阻接地；

（2）高電抗、中電抗和小電抗接地；

（3）不接地和消弧線圈接地；

（4）直接接地。

二、消弧線圈的工作原理

在中性點與大地之間接入消弧線圈后，發(fā)生單相接地，其單相接地電容電流將會得到有效補償，當(dāng)故障點的殘余電流降至10A以下，就可使故障點電弧不易重燃，從而防止事故擴大。因此通常把接有消弧線圈的電網(wǎng)稱為補償電網(wǎng)或諧振接地系統(tǒng)。

中性點接入消弧線圈后，發(fā)生單相接地時，通過接地點的接地電流為消弧線圈的電感電流與系統(tǒng)電容電流之相量和，因電感電流與電容電流方向相反，可互相抵消，減少了通過接地點的電流，當(dāng)殘流小于10A（一般控制在5A左右）使接地電弧過零后易于熄滅，從而防止事故擴大。根據(jù)加入消弧線圈的電感量的大小，所產(chǎn)生的電感電流補償程度的不同，可以為完全補償、過補償和欠補償。

三、自動選線裝置

諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，由于消弧線圈的補償作用，故障電流值較小以及故障電弧的不穩(wěn)定等因素，造成接地故障的選線的困難。

按照利用信號的穩(wěn)態(tài)或暫態(tài)分量，選線技術(shù)分為穩(wěn)態(tài)選線和暫態(tài)選線兩大類。穩(wěn)態(tài)選線有S注入法、5次諧波法、零序有功率方向法、殘流增量法、中電阻法和小擾動法等，暫態(tài)選線有首半波法、小波變換法和暫態(tài)電流方向法等。

S注入法原理是在發(fā)生單相接地時，通過運行中母線三相電壓互感器的中性點向接地線路注入一個特殊信號，從故障線路接地點流回形成通路，用信號探測器檢測每一條線路，有注入信號流過的線路，從而可確定為故障線路。S注入法的優(yōu)點是不受消弧線圈的影響，不要求裝設(shè)零序電流互感器，在現(xiàn)場應(yīng)用較為廣泛。由于注入信號頻率特殊，可以容易從工頻、諧波等干擾信號中提取，S注入法具有較高的可靠性，其選線正確性高于5次諧波法。

四、核電廠中壓系統(tǒng)

核電通過GEV系統(tǒng)將發(fā)電機產(chǎn)生的電能通過主變壓器輸送給電網(wǎng)，以及通過高壓廠用變壓器向LGA、LGB、LGC、LGD、LGE、LGF、LGIA/B供電。高壓廠用變壓器包括兩臺降壓變壓器，它們T接在24kV封閉母線上，為廠用設(shè)備供6.6kV電源，降壓變壓器A為LGA、LGB、LGC、LGD、LGIA/B提供6.6kV電源，降壓變壓器B為LGE、LGF提供6.6kV電源。降壓變壓器初級線圈繞組為三角形連接，次級線圈繞組為星型連接，原設(shè)計6.6kV為不接地系統(tǒng)，中性點未引出。

在機組正常運行條件下，廠用電設(shè)備配電系統(tǒng)由24kV母線經(jīng)過高壓廠用變壓器供電。24kV母線在機組運行時由發(fā)電機供電，當(dāng)發(fā)電機停機時則由500kV超高壓電網(wǎng)經(jīng)過開關(guān)站及主變壓器向廠內(nèi)系統(tǒng)供電。如果24kV母線失電或高壓廠變故障，則由220kV電網(wǎng)經(jīng)過輔助變壓器向常備、應(yīng)急和共用設(shè)備供電。如果24kV母線失電或高壓廠變故障，則由220Kv電網(wǎng)經(jīng)過輔助變壓器向常備、應(yīng)急和共用設(shè)備供電。如果主電網(wǎng)和輔助電網(wǎng)均失電時，則由柴油發(fā)電機向應(yīng)急設(shè)備供電。

在該核電，負(fù)荷切換還有兩種情況：（1）由于某種故障，500kV斷路器跳閘，轉(zhuǎn)為發(fā)電機帶廠用電運行；（2）廠用常備負(fù)荷、應(yīng)急和公用廠用設(shè)備切換到220kV輔助電源供電。

五、限制單相接地電容電流方案

根據(jù)電纜集團(tuán)提供的6.6kV電纜電容參數(shù)重新計算電容電流，LGIB的電容電流為27.25A，不計及LGIB母線的電容電流為17.36A，根據(jù)計算結(jié)果，電容電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)值，6.6kV系統(tǒng)無法帶接地點運行，在不改變廠用電接地線的情況下，無法有效限制電容電流。

因此，在電廠正常運行時，6.6kV系統(tǒng)維持中性點不接地的方式；發(fā)生單相故障時報警，并將消弧線圈投入，高壓廠變和輔助變低壓中性點經(jīng)消弧線圈接地，中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點，補償電容電流，將接地點的綜合電流限制在10A以下，達(dá)到自動熄弧、選線、繼續(xù)供電的目的。之后，切除該消弧線圈。這樣既滿足RCC-E相關(guān)要求，又能消弧并選線。

為了提高接地保護(hù)靈敏度和選擇性，在消弧線圈的二次側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電阻，當(dāng)機組的負(fù)荷變化時，需要改變消弧線圈的分接頭以適應(yīng)廠用電系統(tǒng)電容電流的變化，但消弧線圈變比改變后又改變了接地點的電流值。為了保持接地故障電流不變，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)二次側(cè)的電阻，所以二次電阻應(yīng)有與消弧線圈分接頭相匹配的調(diào)節(jié)分接頭。

消弧線圈采用以過補償為基礎(chǔ)的運行時，既按照補償系統(tǒng)最大電容電流為基礎(chǔ)進(jìn)行計算，消弧線圈的容量為60kVA左右。

在變壓器中性點接入消弧線圈后，因串聯(lián)諧振的關(guān)系，中性點位移電壓將遠(yuǎn)大于原設(shè)計的中性點殘余電壓，在中性點還必須裝設(shè)電壓互感器測量變壓器中性點位移電壓。

在調(diào)試過程，發(fā)現(xiàn)投運的消弧線圈設(shè)備計算不準(zhǔn)，檢查發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)過于平衡，計算過程中，中性點電壓最大不超過6V，中性點電流基本為0，計算過程未超過1mA，導(dǎo)致設(shè)備無法計算。我們只能通過人為方式加大系統(tǒng)的不平衡，計算電容電流，以便裝置實現(xiàn)正常補償。我們也是采用注入信號的方式解決了此問題。

六、結(jié)論

我們通過把兩種中性點接地方式的優(yōu)劣進(jìn)行分析，取長補短，根據(jù)不同的工況采用不同的接地方式，并采納了自動選線裝置，較好地解決了電廠所遇到的難題。

作者簡介

胡周陽，男，目前在中國核電工程有限公司調(diào)試部從事電氣調(diào)試，工程師職稱。

（作者單位：中國核電工程有限公司）