王立 慎建軍 楊林
河南建筑材料研究設計院有限責任公司(450002)
淺談中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)在水泥廠的應用
王立 慎建軍 楊林
河南建筑材料研究設計院有限責任公司(450002)
著重論述了中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)的優(yōu)點和電阻的選擇。
中性點;接地系統(tǒng);電阻接地
國內(nèi)水泥廠的110 kV或35 kV變電站中,10 kV或6 kV高壓配電系統(tǒng)多采用中性點不接地方式,其優(yōu)點是供電持續(xù)性較高,投資少,缺點是可能會產(chǎn)生遍及全系統(tǒng)的高達4.5倍運行電壓的異常過電壓,影響設備絕緣,降低使用壽命,會使接地型電壓互感器產(chǎn)生鐵磁諧振、熔絲熔斷,或燒壞互感器,甚至會引起相間接地短路故障。對已運行多年的水泥廠電網(wǎng)來說,電動機和電纜的絕緣性均已降低,設備及人員安全風險越來越大。
當電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時,由于人為增加了一個與電網(wǎng)電容電流數(shù)值相等或略大,而相位相差90度的有功電流,這就使流過故障點的接地故障電流絕對值比不接地電網(wǎng)大。這種系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
能抑制單相接地時的異常過電壓,有效地防止異常過電壓對電機、電纜絕緣的危害,減少了單相接地發(fā)展為多重接地短路的可能。
繼電保護簡單。單相接地電流較大,可以采用簡單的零序電流保護,保護動作選擇性強,可迅速切除故障,有利于電纜防火。
系統(tǒng)運行簡單,對水泥廠電網(wǎng)發(fā)展適應性強。即使在運行過程中電網(wǎng)參數(shù)發(fā)生變化,也不需要調(diào)整電阻值。
接地故障引起的熱效應增大。由于人為增加接地有功電流以保證零序保護的靈敏系數(shù)和檢測出高值過度電阻值,所以引起電流熱效應增大。當單相接地故障電流在30 A及以上時,保護裝置應跳閘,斷開故障線路。
節(jié)省電纜投資。中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時,繼電保護迅速將故障切除(不像中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地而允許運行1~2 h),因而對電纜的對地絕緣水平要求降低。
采用中性點經(jīng)電阻接地方式的冶金企業(yè),多選擇的阻性電流為3 kV、100 A,6 kV、250 A,10 kV、300 A。由于水泥企業(yè)規(guī)模遠小于冶金企業(yè),其單相接地電容電流也較小,采用上述電流值不完全合適。一些歐洲國家企業(yè)都推薦50 A的阻性電流。根據(jù)我們對多個項目的應用,此數(shù)值可以滿足大部分水泥廠的要求。
以委內(nèi)瑞拉某2 400 tpd熟料水泥生產(chǎn)線為例,該廠有一座115 kV變電站,配置115/6.9 kV、25 MVA、YNd11主變壓器,配電系統(tǒng)額定電壓為6.6 kV,計算單相接地電容電流為7.4 A,阻性電流選擇50 A。
由于主變二次側為三角形,中性點無法引出,故需配置一臺接地變壓器,兼作變壓器。
變壓器額定容量:
可選擇一臺400 kVA變壓器。
以上式中:RN——中性點接地電阻值,Ω;UR——電阻的額定電壓,kV;UN——系統(tǒng)額定線電壓,kV;Id——電阻額定電流,A;S——所用變?nèi)萘?,kVA;K1——所用變動力負荷換算系數(shù),一般取0.85;P1——所有動力負荷之和,kW;P2——所有照明負荷之和,kW;PR——電阻消耗功率,kW。
運行多年的水泥企業(yè),用電設備的絕緣多已達不到設計之初的標準,短路安全風險越來越高。把配電系統(tǒng)中性點接地方式由不接地改為經(jīng)電阻接地不失為一個行之有效的辦法,所需投資不多而且經(jīng)濟和安全效益較大,改造工作也簡便易行。