并网型光伏发电站中性点接地方式的分析

并网型光伏发电站中性点接地方式的分析

发表时间：2017-01-19T14:06:32.263Z 来源：《电力设备》2016年第23期作者：黎量子

[导读] 本文对并网型光伏发电站中性点接地方式进行分析。

（河南恩湃高科集团有限公司河南省郑州市 450000）

摘要：开发利用新能源和可再生能源是解决中国能源和环境问题的重要措施之一，光伏资源是可再生能源的重要组成部分。如何选择电网中性点的接地方式是一个综合性问题，它与电压等级、单相接地短路电流、继电保护配置、过电压水平等各种因素有关，直接影响电网的绝缘水平、供电可靠性和连续性、继电保护、系统稳定以及对通信线路的干扰等。本文对并网型光伏发电站中性点接地方式进行分析。关键词：并网型光伏；发电站；中性点接地方式；

大型集中光伏电站汇集线在发生单相接地故障时，容易引起工频过电压并造成设备故障，给汇集线的安全、可靠运行带来严重后果，中性点接地方式对电网安全稳定运行又有着非常重要的影响。

一、中性点接地方式介绍

电网系统的中性点即为变压器、发电器形成的星形绕组公共点，中性点接地方式即为中性点和大地之间的连接方式。中性点运行方式一般可分为有效接地和非有效接地两大类。有效接地方式指中性点直接接地和经小电阻接地，非有效接地指不接地或经消弧线圈接地。

二、发电站发电机过电压保护分析

对于发电机来说，电气主接线采用单元接线，即将发电机与接线的升压变压器组成单元接线，定子绕组对地（对铁芯）为固体绝缘，发电机电压三相系统对地电容对称且不变。具体分析发电机的过电压问题，可以得出：

1.发电机中性点经消弧线圈补偿接地，可以使单相接地故障电流小于1 A。因此，不可能产生弧光接地，可以消除弧光接地过电压。

2.由于发电机三相对地电容值基本相同，中性点工频位移过电压值很小。

3.发电机组采用单元接线，发电机电压系统三相对地电容是固定不变的，不像电网那样，因线路的停送电而改变三相对地电容的大小，所以发电机中性点经消弧线圈补偿接地，没有必要监视其调谐情况，一经调定后也无需调整其分接头。

4.通过变压器和系统相连的发电机，其中性点的接地方式与大气过电压对发电机绕组的电压分布无关，这种经升压变传递的冲击电压对定子绕组绝缘的危险很小。

5.对电力系统有严重影响的操作过电压，与发电机中性点的消弧线圈接地无关。被认为是最严重的动态过电压—切断输电线路充电电流的操作过电压，与经变压器连接的发电机的中性点消弧线圈也是不相关的。

6.消弧线圈的作用，不仅减少了接地电流，而且延缓了故障电压的恢复，有利于大气过电压引发闪络后电弧的消灭。

三、不同中性点接地方式的比较

1.中性点不接地。若三相电源电压呈现为对称，则电源中性点的电位表现为零。但由于架空线路三相排列呈现为不对称，并且各相对地电容也表现为不相等，因此电网中性点表现出位移电压，该值通常不大于电源电压的３％～５％，这给运行带来了较大的影响。在中性点不接地电网出现单相接地故障的情况下，非故障相的对地电压随之升高为线电压，单相接地电流增大为正常情况时电容电流的３倍左右。３５ｋＶ配电网单相接地电流若超过规定值（１０Ａ），易导致不稳定的间歇性接地电弧，出现幅值较高的弧光接地过电压。

2.中性点经消弧线圈接地。采用此种接地方式，在出现单相接地故障时，消弧线圈的电感电流会使系统对地电容电流有相应的补偿，使通过故障点的电流变得更小或者接近于零。除此以外，消弧线圈还会使故障相的恢复电压上升速度减缓。采用中性点经消弧线圈接地，电网在出现故障时仍然能够持续运行一段时间，有利于提高供电可靠性。电网单相接地电流非常小，其对邻近的信号系统及通信电路造成的影响较小，通常情况下，中性点经消弧线圈接地系统应用补偿方式，脱谐度控制在５％～１０％之间。若线路的不对称度不大，出现断路器非全相动作或出现线路两相、单相断线的情况，在特定条件下容易导致串联谐振，需要避免。

3.中性点直接接地。中性点直接接地系统属于较大电流的接地系统，通过接地点的电流较大，可能会烧损电气设备。发生故障后，继电保护会立即动作，使断路器跳闸，消除故障。目前我国１１０ｋＶ及以上系统大都采用中性点直接接地。

4.中性点经电阻接地。中性点经电阻接地，可简化为继电保护，在检测接地故障线路时非常方便，通常依靠零序电流保护将单相接地故障迅速切除。过电压较低有利于降低绝缘水平，但较大的电流流经故障点，将使接触电压和跨步电压显著升高，对人身及设备造成威胁。因此，为保证供电可靠安全，需要设置自动重合闸，在瞬时性故障时立即恢复供电。

四、接地方式选择

1.电气设备和绝缘水平。和配电网中性点接地方式一样，光伏电站１０ｋＶ、３５ｋＶ交流系统中性点接地方式的选择是一项重大的技术决策，不仅涉及到系统本身的安全可靠性、过电压绝缘水平，而且对通信干扰、人身安全有重要影响。光伏电站交流系统中电力设备和配电网差异不大，主要为电缆、负载、变压器等。确定中性点接地方式应主要限制系统中可能产生的过电压，尤其是工频过电压，以防止发生绝缘击穿或由单相接地发展为多相短路。对于６ｋＶ～１０ｋＶ架空线路电网而言，运用中性点直接接地方式会使绝缘水平降低，但经济意义并不明显。对于电缆网络而言，若运用中性点有效接地方式，电缆绝缘水平下降的同时，工程造价会有较为明显的改善。

2.继电保护工作的可靠性。中性点不接地或经消弧线圈接地时接地保护较为困难，而在中性点有效接地电网中，接地保护相对容易实现。为充分接收太阳能资源，光伏电站内汇集系统多采用直埋电缆方式，造成光伏电站交流系统中的电力设备耐热能力相对较低，因此应限制单相接地时的故障电流幅值，以防止烧损事故。同时，对发生不可恢复性故障的设备应尽快退出运行，防止设备损坏或故障扩大。根据国家标准《ＧＢ５０７９７—２０１２光伏电站设计规范》，场内电缆汇集线发生单相接地后，若不快速切除，容易演变为三相短路，加剧事故程度，导致并网点电压大幅跌落，使光伏电站低电压穿越失败，进而脱网。光伏电站１０ｋＶ～３５ｋＶ馈线发生单相接地故障时，须可靠、快速切除故障。因此，为提高光伏电站运行水平，光伏电站内汇集线单相接地故障时应具备快速切除能力，建议光伏电站汇集线系统多采用中性点经电阻接地。

由于电缆使用量的增多使得配电系统的电容电流急剧增加，当单相接地故障电容电流较大时，选用中性点低电阻接地可以快速切除故障线路，降低工频过电压水平，提供光伏电站运行可靠性。中性点电阻接地方式对系统电容电流变化的适应范围较大，尤其当光伏电站扩