發(fā)電機中性點接地的五種方式

隨著電力系統(tǒng)發(fā)電機裝機容量和單機容量由小到大的不斷快速增大，發(fā)電機中性點的接地方式經(jīng)歷了以下五種方式的變化和發(fā)展：

①中性點直接接地；

②中性點經(jīng)低阻抗接地；

③中性點不接地；

④中性點經(jīng)高電阻（發(fā)電機中性點接地電阻柜）接地；

⑤中性點經(jīng)消弧線圈（諧振）接地。

發(fā)電機中性點接地方式優(yōu)缺點

第①、②兩種接地方式，使用在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，其明顯的缺點是，當(dāng)在發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生單機接地故障時，即使繼電保護能夠快速動作跳開發(fā)電機，由于暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流太大，嚴重?zé)龘p鐵芯，其破壞作用遠遠超過 倍的工頻過電壓。所以世界各國現(xiàn)已基本廢棄不用。

對于第③種不接地方式，由于發(fā)電機的中性點不接地運行，當(dāng)定子繞組發(fā)生單相接地時，流過故障點的電流僅為很小的電容電流，有效地限制了接地電流的破壞作用。到目前為止我國、前蘇聯(lián)及一些其他國家的電容電流較小的發(fā)電機，中性點仍采用這一不接地方式。但是，隨著機組容量的增大和運行電壓的升高，當(dāng)電容電流接近或達到某一臨界值時，接地電弧不能自行熄滅。電弧接地過電壓又會產(chǎn)生新的危害。隨著機組容量的增大，鐵芯燒損后果嚴重，允許的接地故障電流日趨減少。所以這一不接地方式的應(yīng)用，受到接地電容電流的限制。

對于300MVA及以上的大容量發(fā)電機組，目前世界各國普遍采用的是第④種或第⑤種接地方式。采用第④接地方式，中性點經(jīng)高電阻接地的主要目的，是限制接地電弧重燃、中性點出現(xiàn)的積累性電壓升高，從而降低電弧接地過電壓。發(fā)電機中性點經(jīng)高電阻接地方式有許多方案，其中以單相配電變壓器電阻的方案為最優(yōu)。配電變壓器二次側(cè)所接的電阻為一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暫態(tài)過電壓，但因此也增大了接地電流，這就要求當(dāng)發(fā)電機定子繞組發(fā)生單相接地故障時能迅速切除機組。由于此種裝置簡單且易于配置，故得到廣泛的應(yīng)用，在西方歐美國家已經(jīng)形成一種使用慣例，在國內(nèi)許多大型汽輪發(fā)電機組和水輪發(fā)電機也都采用配電變壓器的接地方式。但是這種接地方式的缺點是無法減小接地電容電流，而是增大接地故障電流。因此對于大電容電流發(fā)電機，接地故障電流數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍地超過發(fā)電機的安全接地電流，暫態(tài)接地電流更大，即使短時間跳開故障的發(fā)電機鐵芯迭片的熔化焊接現(xiàn)象也很難避免，這種接地方式就難于適用了。
在我國對于電容電流高達18-24A的水輪發(fā)電機，通常采用第⑤接地方式，即中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，以便將接地故障電流保持在較低的水平。

世界上D一臺消弧線圈（諧振）接地方式，于1917年在德國Pleidelsheim電廠發(fā)電機的中性點投入運行。隨著理論和實踐的不斷充實，諧振接地逐漸在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。我國和前蘇聯(lián)大容量的水輪和汽輪發(fā)電機，以及歐洲的部分發(fā)電機和美國新英格蘭電力系統(tǒng)中的所有發(fā)電機，中性點全部經(jīng)消弧線圈接地運行，長期以來效果良好。諧振接地方式已經(jīng)成為足以與高電阻接地方式匹敵的另一大分支。美國AIEE旋轉(zhuǎn)電機專業(yè)委員會曾經(jīng)在“同步發(fā)電機系統(tǒng)接地方式應(yīng)用指南”中，明確指出了發(fā)電機中性點諧振接地方式具有限制暫態(tài)過電壓等優(yōu)點。
事例：寶鋼4號發(fā)電機的接地方式
對于大容量發(fā)電機，盡管消弧線圈的接地方式在國內(nèi)大電容電流發(fā)電機上得到一定的應(yīng)用，但是消弧線圈的接地方式還存在以下不利因素：

（1）參數(shù)選擇須考慮因素較多。如果沒有經(jīng)過全面地分析計算，選定的參數(shù)不合適，將會使發(fā)電機三相對地電壓長期有較大偏移，甩負荷時，電壓偏移更大。

（2）潛在的過電壓危險。研究表明，當(dāng)故障點發(fā)生在電網(wǎng)側(cè)時，零序電壓經(jīng)耦合電容傳遞到發(fā)電機側(cè)，若采用過補償方式，傳遞過電壓可能趨向無窮大，將威脅發(fā)電機安全。而完全補償方式，又會出現(xiàn)人們所擔(dān)心的諧振過電壓。因而，從理論上，經(jīng)消弧線圈接地方式應(yīng)該是欠補償方式。然而，在實際應(yīng)用中過補償方式卻運用最多。另外，在發(fā)電機組啟、停及甩負荷等過程中，如果再出現(xiàn)接地或二次重燃，將會有較大的暫態(tài)過電壓。確分析暫態(tài)過電壓的大小，是十分困難的，國內(nèi)外都只是通過仿真進行模擬估算，在消弧線圈內(nèi)阻較小，脫諧度很小時，間歇電弧會產(chǎn)生危險的過電壓。

（3）保護配置比較復(fù)雜，需要增設(shè)高壓側(cè)零序制動電壓，以防止保護誤動。
寶鋼電廠現(xiàn)有的4臺發(fā)電機組，都采用了中性點經(jīng)高電阻接地方式，有著長期的運行維護經(jīng)驗；西門子公司也推薦使用高電阻接地方式。

因此德國西門子公司和寶鋼基于已有的工程設(shè)計和長期的運行維護經(jīng)驗，雙方都同意發(fā)電機中性點采用單相接地變壓器高電阻接地的方式。