石油化工企業(yè)接地保護(hù)的應(yīng)用

許健

（鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司，浙江 寧波 315040）

隨著石油化工企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)要求不斷提高，且在地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與發(fā)展中地位影響越來越明顯，因此，開展石油化工企業(yè)電網(wǎng)接地保護(hù)研究，以確保企業(yè)生產(chǎn)中電網(wǎng)供電運(yùn)行的安全、穩(wěn)定，為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行提供更加安全、可靠的保障，具有十分明顯的積極作用和意義。

1 保護(hù)設(shè)計(jì)方案及特點(diǎn)分析

1.1 中性點(diǎn)不接地保護(hù)

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)是石油化工企業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行中傳統(tǒng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)所采用的一種系統(tǒng)方案，即在石油化工企業(yè)傳統(tǒng)配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，在出現(xiàn)單相接地故障的情況下，經(jīng)過故障點(diǎn)的容性電流相對較小，而配電網(wǎng)三相電源電壓仍能夠?qū)崿F(xiàn)其對稱性維護(hù)，對電網(wǎng)供電的連續(xù)性不造成影響，能夠滿足故障狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)行1～2 h的電網(wǎng)供電穩(wěn)定性需求所采用的一種接地保護(hù)模式。

1.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)

石油化工企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)中，在電網(wǎng)線路單相接地故障情況下，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)設(shè)計(jì)方案可實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)殘余容性電流消除降低和促進(jìn)接地電弧熄滅，從而避免長時(shí)間燃弧引起的相間短路。此外，需要注意的是，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)方案在石油化工企業(yè)配電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)中，也具有一定的局限性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①在企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)中，消弧線圈是在通過人工計(jì)算與檔位調(diào)整基礎(chǔ)上以固定補(bǔ)償方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，其中，消弧線圈的固定補(bǔ)償在石油化工企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)中，不能夠隨企業(yè)配電網(wǎng)運(yùn)行方式變化進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和控制補(bǔ)償量，進(jìn)而無法滿足電網(wǎng)各種運(yùn)行環(huán)境下的實(shí)時(shí)過補(bǔ)償狀態(tài)需求，容易在電網(wǎng)運(yùn)行保護(hù)中產(chǎn)生系統(tǒng)諧振情況。②石油化工企業(yè)配電網(wǎng)運(yùn)行中高次諧波現(xiàn)象較為普遍，因此，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)時(shí)，其弧光接地中的諧波分量不能有效消除，對弧光產(chǎn)生及影響控制不夠理想，容易對配電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性造成不利影響。③由于一些大型的石油化工企業(yè)中，配電網(wǎng)電力電纜數(shù)量較多，再加上線路跨度較長，采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)中，消弧線圈的容量需求較大，導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中消弧線圈選型困難，影響其在企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。此外，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地保護(hù)方案中，對接地選線的準(zhǔn)確性控制相對較低，因此，在故障維護(hù)中進(jìn)行故障線路查找花費(fèi)時(shí)間較多，對電網(wǎng)供電可靠性影響較為明顯。綜上所述，石油化工企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)中，由于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方案中仍然存在弧光接地的可能，再加上接地選線不理想導(dǎo)致對供電穩(wěn)定性影響較為明顯，因此，這種接地保護(hù)方式在石油化工企業(yè)接地保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)用也比較少。

1.3 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)

中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)方案是指通過在電網(wǎng)電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)與接地系統(tǒng)中人為接入電阻，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的接地故障保護(hù)，進(jìn)而確保電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性。這種接地保護(hù)方案在中性點(diǎn)經(jīng)過電流與故障點(diǎn)電容電流相互接近時(shí)，通過中性點(diǎn)電阻接地方式能夠?qū)」饨拥剡^電壓問題及影響進(jìn)行有效解決，從而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行保障。此外，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)方案中，由于與電網(wǎng)接地電容電流相位差的有功電流電阻接入，使得電網(wǎng)運(yùn)行中能夠根據(jù)故障點(diǎn)接地電流的大小以及方向進(jìn)行故障與非故障線路區(qū)分，促進(jìn)電網(wǎng)線路故障排查與解決，確保電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性。需要注意的是，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)方案在電網(wǎng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用中，存在兩種電阻接地連接方式，即接地變壓器與低壓母線連接以及接地變壓器直接與主變壓器線圈引線。

為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，需要在接地變壓器中性點(diǎn)的電流互感器上設(shè)置相應(yīng)的零序電流保護(hù)，以在接地變壓器接地故障時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)，在上述接地保護(hù)中，還需要在接地變壓器的電源側(cè)設(shè)置相應(yīng)的電流速斷以及過電流保護(hù)裝置，以消除接地變壓器相間故障及影響，確保電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行。

此外，在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)方案中，接地電阻的計(jì)算選擇方面，通過模擬試驗(yàn)與計(jì)算驗(yàn)證顯示，電網(wǎng)運(yùn)行中電力系統(tǒng)弧光接地的過電壓水平是隨電阻額定通流IR的提升而降低，根據(jù)這一關(guān)系，結(jié)合電網(wǎng)接地保護(hù)設(shè)計(jì)中過電壓水平要求低于2.0 p.u.，因此，接地電阻R的計(jì)算公式為：

式（1）中：IR為電力系統(tǒng)的電容電流。

2 石油化工企業(yè)接地保護(hù)應(yīng)用實(shí)例分析

結(jié)合上述對石油化工企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)方案及特點(diǎn)的分析，以某石化企業(yè)110 kV變電站的接地保護(hù)設(shè)計(jì)為例，該變電站接地保護(hù)設(shè)計(jì)中采用了中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方案，是以接地變壓器直接接入主變壓器低壓側(cè)線圈引線的接地方式實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行中接地故障保護(hù)，以確保整個(gè)企業(yè)電網(wǎng)供電運(yùn)行的可靠性。

根據(jù)上述石油化工企業(yè)配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)中，接地變壓器與主變壓器低壓側(cè)引線連接的繼電保護(hù)設(shè)置與接地電阻計(jì)算選擇方法，在確定其變電站出現(xiàn)中電纜線路長度與截面尺寸等參數(shù)情況下，對其電纜線路的單相接地故障下的總電容電流進(jìn)行計(jì)算求取，同時(shí)，根據(jù)弧光接地過電壓水平與電阻額定通流的關(guān)系，進(jìn)行該變電站110 kV線路中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)的電阻大小進(jìn)行計(jì)算求取，從而通過電阻接入實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行接地保護(hù)。上述石化企業(yè)110 kV變電站中性點(diǎn)接地電阻值為31.75Ω，該石化企業(yè)110 kV變電站中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地保護(hù)方案自設(shè)計(jì)應(yīng)用至今，在企業(yè)配電網(wǎng)接地保護(hù)中起到了非常重要的作用，保護(hù)效果十分明顯。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文對石油化工企業(yè)接地保護(hù)應(yīng)用進(jìn)行了研究，有利于促進(jìn)石油化工企業(yè)接地保護(hù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，為企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行提供更加安全、可靠的電網(wǎng)運(yùn)行與供電保障，從而推動企業(yè)安全生產(chǎn)與運(yùn)營發(fā)展。

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［3］楊龍山.石化系統(tǒng)110 kV變壓器中性點(diǎn)過電壓保護(hù)［J］.電氣應(yīng)用，2012，31（15）：32-35.