济南热电有限公司北郊热电分公司山东济南250033
摘要：安全是用电系统的主要保障，也是电力系统建设的主要目标。为了能够确保电力生产的安全性与稳定性，需要发电厂做好高压用电系统接地保护工作，以确保用电设备能够正常运行，为电力系统运行，提供基础保障。在实际用电作业中接地问题较为常见，对此需要合理的选择接地方式，做好继电保护改进工作，以确保高压用电系统能够安全的运行。文章主要分析及探讨了发电厂高压厂用电系统接地问题，以供行业人员借鉴。
关键词：发电厂；高压厂用电；接地问题
随着发电机组容量的增大，其厂用辅机供电系统容量也在增大，为了抑制因电容电流过大导致的接地故障时的暂态过电压，降低其对设备绝缘的破坏，现在的发电厂高压厂用系统均已不再采用不接地方式和消弧线圈接地方式，而是变压器中性点经过一固定数值的电阻接地。当高压厂用系统发生接地故障时，接地电流一般为200～600A不等（与电压等级和配置的接地电阻阻值相关联，电阻阻值的选择与电容参数相关联），配置相应的继电保护隔离故障设备，则机组能够继续运行。
1高压用电系统接地问题概述
现阶段，发电厂建设规模不断扩大，发电机组容量不断增加，辅机供电系统容量处于不断增大的发展趋势，为了能够避免电容电流过大造成接地故障，即暂态过电压，减少给设备绝缘造成的破坏，多数发电厂，采取变压器中性点电阻接地方式。若高压用电系统出现接地故障，此时的接地电流通常在200~600A，主要和电压等级与接地电阻阻值等，有着直接的关系，如果设置性能较高的继电保护装置，将故障设备隔离，可以确保机组保持运行。常采取的接地方式，主要包括中性点不接地以及中性点直接接地、中性点电阻接地等方式。
2存在的问题分析
2.1过电压
暂态过电压。暂态过电压包括间隙电弧接地过电压，主要是在不接地系统中，由于单相接地时电弧间隙性熄灭和重燃，在健全相和故障相上将会产生很高的过电压。单相不稳定电弧接地在厂用电系统中出现的机会较多，而且这种过电压一旦发生，持续时间较长。因此，它的危害性是不容忽视的。
谐振过电压。①基波和谐波谐振。对于中性点不接地系统，如果单相经过电感接地，由于其阻抗较大，正常熔丝难以切除，结果形成电感和电容的可能谐振条件，如果谐振频率正好或接近工频或其谐波，就会产生过电压而损害设备。其过电压的幅值取决于谐振回路的Q值和接近谐振频率的程度。如中性点采用直接接地或经电阻接地方式则可以消除或减低这种过电压。②铁磁谐振。在不接地系统中，有很多非线性电感元件，如电磁式电压互感器。如果电磁式电压互感器没有较重的电阻性负荷，特别是三次开口线圈没有按规定接入适当电阻，则电压互感器的励磁电抗和系统的电容会构成复杂的振荡回路。在满足一定条件时，就可能激发起铁磁谐振过电压。
2.2继电保护
长期以来，不接地系统发生单相接地，只发单相接地信号，而不能具体指出哪条支路故障，会延长事故处理时间，而且对于电动出线的零序过流保护定值难以整定。零序过流保护定值过低、会因元件三相CT不平衡、过渡过程不同，在起动电动机时容易造成零序过流保护误动。如延长时间，躲开电动机启动，会延误保护动作时间，降低保护作用。
3发电厂高压用电系统接地策略
3.1提高机组运行能力
发电厂大机组高压用电系统，通常设置2个或者更多工作段，当某运行段上的电机，发生运行故障后，则可以利用成对配置的电机冷备用方式，或者采取热备用方式，来接替运行故障，避免给发电机组运行负荷造成影响。此发电厂所使用的冷备启动电机，由于低压润换油泵电机，其所在工作段，未设置电源，使得高压电机不能实现自启，进而使得接地故障后造成负荷快速下降，最终造成发电机组停机故障。基于此，需要优化电机配置，确保备用电机始终保持接替运行的状态下，避免降低负荷，或者造成停机。除此之外，若不接地系统出现单相接地时，某些故障条件下可以持续运行，不过只能短时间保持运行，而且会增加过电压风险，采取中性点接地方式，将地电压给上升至线电压，不仅稳定性强，而且灵活性较好，能够确保供电的连续性。
3.2完善用电系统问题
目前，对于高压厂用电系统中性点接地方式争议颇多，在此根据以上三点原则，提出以下几点看法：①准确计算高压厂用电系统中的电容电流，电容电流的数值将直接影响中性点的接地方式和单相接地保护方式。由于设计中常用的计算方法在运行中往往与实测值发生较大偏差，因此建议采用实测的方法获得电容电流的数值。②对于125MW及以下机组或厂用母线段对地电容电流小于5A时，宜采用中性点不接地方式。③对于200MW及以上机组或厂用母线段对地电容电流在5～10A之间，宜采用高电阻接地方式。在没有中性点可供接地用的高压厂用电系统中接入高电阻，最好采用专用接地变压器，此时采用间接接入电阻的方法为宜。④如厂用母线段对地电容电流大于10A时，宜采用经消弧线圈接地方式。⑤随着电力电子技术得到广泛的应用，有条件的发电厂可采用智能化的快速消弧系统。
3.3采用厂用电源快切装置
火力发电厂厂用电系统一般都具有两个电源：即厂用工作电源和备用（启动）电源。目前绝大多数大型机组火力发电厂都采用单元接线，正常运行时机组厂用电由单元机组供电，停机状态由备用电源供电，机组在启动和停机过程都必须带负荷进行厂用电切换。另外，当机组或厂用工作电源发生故障时，为了保证厂用电不中断及机组安全有序地停机，不扩大事故，必须尽快把厂用电电源从工作电源切换到备用电源。厂用电系统切换分为两类：即机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换。发电厂中厂用电的安全可靠直接关系到发电机组乃至整个电力系统的安全运行。因此人们倍加重视厂用电的可靠性，这主要表现在对备用电源自动投入装置的设计上。
3.4选择接地方式
（1）中性点不接地方式。发电厂高压用电系统电容电流相对较小，多采取中性点不接地方式，此接地方式在用电方面存在缺点，当功频过电压较高时，则会影响用电系统绝缘设备运行的安全性与稳定性，使得设备出现安全问题，因此难以满足发电厂发电需求，需要结合实际情况来选。（2）中性点直接接地。此方式虽然符合低过电压要求，不过故障电流较大，使得设备极易被损坏，引发系列反应，难以及时将故障排除，不能满足发电厂高压用电系统需求。（3）中性点经电阻接地。此接地方式，主要分为低阻接地与高阻接地。低阻接地无功频电压，而且操作过电压相对较小，不过当发生故障时，电流较大而且跳闸频率过高，难以确保发电厂高压用电系统运行的安全性以及可靠性。
综上所述，随着超临界机组的广泛应用，对大容量机组的厂用电系统的安全稳定性提出了更高的要求。在厂用电系统的设计方面，应注重厂用电电压等级方案优化、供电系统中性点接地方式选择、供电系统的继电保护装置的选择、厂用电电源快切换装置的选择等方面，本文讨论的几个方面内容希望能对高压厂用电系统的优化设计有些参考作用。
参考文献：
[1]庞伟.发电厂厂用电继电保护研究及应用[D].华中科技大学，2016.
[2]费云艳.K2/K3项目中压厂用电系统中性点接地方式研究[D].华北电力大学（北京），2016.
[3]赵晨星.解析发电厂高压厂用电系统接地问题[J].技术与市场，2014，21（08）：70-71.