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摘要：作为电场中性点的重要接地方式，电阻接地对于保证系统运行的可靠性与安全性具有有重要作用。本文首先介绍了中性点经电阻接地方式种类，然后具体探讨了风电场35kV中性点接地方案，以期相关技术与设计人员提供参考。
关键词：风电场；35kV系统中性点接地；方案
当前风电场升压站通常使用大量的35kV集电电缆或架空线路出线，同时电缆和架空线传输路径通常都比较长，这使得35kV系统电容电流都会比较大。此种电容电流在原有的不接地系统中会导致许多故障问题。如中性点不接地系统在单相接地故障中，若在过电压状态下工作2h以上，则很可能会造成绝缘早期老化或在某些环节出现闪络，引发多点故障。因此，加强有关风电场35kV系统中性点接地方案探讨，对于改善系统接地有效性具有重要的现实意义。
一、接地方式种类
1、中性点经电阻接地
（1）低电阻接地
对于较多使用电缆的3～66kV系统，其系统电容电流的升高速度过快，若出现单相接地故障，则形成的过电压很容易威胁系统运行。采用小电阻接地方式课具有以下优势：非故障相的工频电压较低，可采用低残压、大通流的无间隙氧化锌避雷针；降低绝缘老化速率，提高设备使用寿命，同时可确保设备运行的可靠性与安全性；可自动解决故障问题，利于运行维护；可清除弧光接地过电压的5次谐波，以缩小故障范围；可迅速切除故障，过电压水平低，利于改善设备运行的经济性。但小电阻接地方式的接地故障電流较大，部分情况下可升至上千安，此种接地故障电流可能形成的影响有：导致设备中低阻热容量迅速增加，对电阻设备的加工制造要求更高，且同时会加重运行与维护成本；造成地电位升高，容易损坏通信线路、电子设备及低压设备等；形成的强烈电弧容易对周围的电缆造成威胁，进而导致事故的扩大。[1]
（2）高电阻接地
高电阻接地方式可降低单相接地故障电流，确保馈线的的保护动作正常；同时可选用恰当电阻值以限制单相接地故障时的过电压，以缩小故障范围。此种接地方式在部分3～66kV的配电网和高于200MW的大型发电机回路中比较常用。高电阻接地方式可有效避免间歇性电弧接地过电压与谐振过电压的发生，降低电弧接地过电压的危险性，并可将故障电流调整到10A以下，使接地电弧在短时间内熄灭。
（3）中电阻接地
中性点经中电阻接地方式在充分利用低电阻接地方式优点的同时，还克服了低电阻接地方式的缺陷，其具有更好的适用性。中性点电阻值确定时需反复校验单相接地电流的限制水平、继电保护工作的可靠性、通信与多种弱电设备的干扰、接地变压器与电阻器的容量、转换为相间短路的概率等因素。选用恰当的电阻值，以将接地电流控制在合理范围内，并通过中性点接地电阻串联干式电抗器或调整健全相过电压值等方式控制接地电容电流，以确保设备及人身安全。
2、中性点经消弧线圈接地
中性点安设消弧线圈主要用于自行切除电网的瞬间单相接地故障。其在出现永久性单相接地故障时可采取两种应急措施：一是让电网带故障运行一段时间，等调度部分将负荷转移后延时切除故障电路；二是通过微机接地保护或微机选线设备对故障线路进行检测，然后将动作指令传输到断路器实现瞬间跳闸。此种接地方式的优点为：可降低跳闸次数，改善供电的持续性；在瞬时性单相接地故障中可在短时间内自动切除单相接地故障元件，以确保工作恢复正常；在非瞬时性单相接地故障中，可依据实际电容量调整消弧线圈电感，迅速传输补偿电流，以将接地点电流控制在10A以下，实现自动熄弧、持续供电的功能。
二、风电场35kV系统中性点接地方案
1、中性点经小电阻接地方案
中性点经接地变压器并在变压器二次侧接入小电阻，此种接地方式特性是可让变压器二次侧低压小电阻具备高压大电阻的功能。在风电场汇集线出现单相接地故障问题时接地电流会变化到最大，由此对接地设备容量进行校验。[2]
（1）接地电阻选用。继电保护通常在4s内完成故障切除，依据4s热稳定电流可达15倍设备额定电流原则选择接地电阻。小电阻额定容量的计算公式为：
Pr=Ir2RN
小电阻额定电流的计算公式为：
Ir=0.067（Eφ/RN）
其中，Ir表示小电阻的额定电流；Eφ表示35kV系统相电压幅值，按照平均额定电压进行估计；Pr表示小电阻的额定容量。
（2）电阻电流计算。中性点电阻电流同电容电流相位相差在90。左右，当接地电流在500～600A时，接地电弧燃烧相对稳定，不会因间歇熄灭造成间歇电弧过电压，可保证继电保护动作的正确性。 ①电缆线路电容电流的计算公式为：
Icc=0.1UpLc
其中Icc表示电容电流；Up表示线路平均额定电压；Lc表示电缆的长度；
②中性点电阻电流的计算公式为：
IN=（Id2-Ic2）1/2，RN=Eφ/IN
其中IN表示中性点电阻电流；Id表示接地电流；Ic表示35kV系统三相电容电流；Eφ表示35kV系统相电压；
③架空线电容电流的计算公式为
Icl=（2.7～3.3）UpLl×10-3
其中Icl表示电容电流；Up表示线路平均额外电压；Ll表示架空线长度，有架空地线时线路系数通常取3.3，无架空地线时线路系数通常取2.7；同杆双回架空线电容电流一般为单回路的1.3～1.5倍。
风电场可依据工程要求，对汇集线接地零序保护进行控制：第一级通过各回汇集线自身保护设备中的零序保护动作完成故障电路切除；第二级通过接地保护设备中的零序保护动作，切除35kV分段开关或母联开关；第三级通过接地保护设备中的零序保护动作，切除该段主变低压侧开关或接地变高压侧开关，或使用接地变零序保护动作开启35kV母线差动失灵保护。此种接地方式虽然可在一定成程度上提高故障切除的速度性和选择性，减小过电压水平，大幅度保护设备绝缘，避免设备绝缘老化，但容易增大风电场线路被切除频率，尤其会增加架空集电线路发生瞬时单相接地故障概率，不利于风电场整体经济效益的提高。因此，在选择此种接地方式时需综合考虑风电场实际情况，根据具体中性点接地要求进行合理选用。
2、中性点经消弧线圈接地方式
在35kV系统中，单相弧光接地的过电压瞬时幅值最高能够达到81kV，使用中性点经消弧线圈接地方式可有效降低接地电流，防止过电压形成。[3]
消弧线圈选择时应考虑系统的电容电流，依据电容电流大小确定消弧线圈的补偿区域。系统电容电路应包含同电气连接的所有变压器、电缆线路、母线、架空线路及电器电容电流。消弧线圈容量Q应依据电网未来10年扩建规模进行确定，其计算公式为：
Q=1.35IcUN/31/2
其中，Q表示消弧线圈的容量；Ic表示系统电容电流；UN表示系统额定电压。
消弧线圈可采用偏磁式可无极调节方式，并增设小电流选线设备。偏磁式消弧线圈具备自动跟踪补偿控制功能，在出现单相接地故障时，可迅速调整电抗值，自动跟踪补偿系统中的单相接地电容电流，将故障点残余基波无功分量转化为零。偏磁式消弧线圈利用对三相全控整流电路输出电流的闭环调整来完成对消弧线圈励磁电流的调控；通过系统数据处理功能，完成对消弧线圈伏安特性稳定的较小非线性过程的动态校正。此种调节方式具有较快的响应速度和较高的测量精度，补偿响应时间可控制在20ms以内，能完成持续、无极、动态调节等过程。
结束语：
中性点接地方案的选择直接关系着风电场35kV线路及系统工作的安全性和可靠性，因此，相关技术与研究人员应加强有关风电场35kV系统中性点接地方案的研究，总结接地方案类型及关键接地方式改进技术措施，以逐步改善系统接地质量。
参考文献：
[1]郭昆，董益华.风电场中性点非直接接地系统的接地故障分析[J].内蒙古石油化工. 2013，05（35）：57-58
[2]蔡松.配电网中性点接地运行方式分析[J].矿业工程. 2011，13（14）：74-75
[3]梁蕾，刘汉武，张晖.浅析消弧线圈的相关知识[J].科技创新导报. 2012，06（10）：61-62
关键词：风电场；35kV系统中性点接地；方案
当前风电场升压站通常使用大量的35kV集电电缆或架空线路出线，同时电缆和架空线传输路径通常都比较长，这使得35kV系统电容电流都会比较大。此种电容电流在原有的不接地系统中会导致许多故障问题。如中性点不接地系统在单相接地故障中，若在过电压状态下工作2h以上，则很可能会造成绝缘早期老化或在某些环节出现闪络，引发多点故障。因此，加强有关风电场35kV系统中性点接地方案探讨，对于改善系统接地有效性具有重要的现实意义。
一、接地方式种类
1、中性点经电阻接地
（1）低电阻接地
对于较多使用电缆的3～66kV系统，其系统电容电流的升高速度过快，若出现单相接地故障，则形成的过电压很容易威胁系统运行。采用小电阻接地方式课具有以下优势：非故障相的工频电压较低，可采用低残压、大通流的无间隙氧化锌避雷针；降低绝缘老化速率，提高设备使用寿命，同时可确保设备运行的可靠性与安全性；可自动解决故障问题，利于运行维护；可清除弧光接地过电压的5次谐波，以缩小故障范围；可迅速切除故障，过电压水平低，利于改善设备运行的经济性。但小电阻接地方式的接地故障電流较大，部分情况下可升至上千安，此种接地故障电流可能形成的影响有：导致设备中低阻热容量迅速增加，对电阻设备的加工制造要求更高，且同时会加重运行与维护成本；造成地电位升高，容易损坏通信线路、电子设备及低压设备等；形成的强烈电弧容易对周围的电缆造成威胁，进而导致事故的扩大。[1]
（2）高电阻接地
高电阻接地方式可降低单相接地故障电流，确保馈线的的保护动作正常；同时可选用恰当电阻值以限制单相接地故障时的过电压，以缩小故障范围。此种接地方式在部分3～66kV的配电网和高于200MW的大型发电机回路中比较常用。高电阻接地方式可有效避免间歇性电弧接地过电压与谐振过电压的发生，降低电弧接地过电压的危险性，并可将故障电流调整到10A以下，使接地电弧在短时间内熄灭。
（3）中电阻接地
中性点经中电阻接地方式在充分利用低电阻接地方式优点的同时，还克服了低电阻接地方式的缺陷，其具有更好的适用性。中性点电阻值确定时需反复校验单相接地电流的限制水平、继电保护工作的可靠性、通信与多种弱电设备的干扰、接地变压器与电阻器的容量、转换为相间短路的概率等因素。选用恰当的电阻值，以将接地电流控制在合理范围内，并通过中性点接地电阻串联干式电抗器或调整健全相过电压值等方式控制接地电容电流，以确保设备及人身安全。
2、中性点经消弧线圈接地
中性点安设消弧线圈主要用于自行切除电网的瞬间单相接地故障。其在出现永久性单相接地故障时可采取两种应急措施：一是让电网带故障运行一段时间，等调度部分将负荷转移后延时切除故障电路；二是通过微机接地保护或微机选线设备对故障线路进行检测，然后将动作指令传输到断路器实现瞬间跳闸。此种接地方式的优点为：可降低跳闸次数，改善供电的持续性；在瞬时性单相接地故障中可在短时间内自动切除单相接地故障元件，以确保工作恢复正常；在非瞬时性单相接地故障中，可依据实际电容量调整消弧线圈电感，迅速传输补偿电流，以将接地点电流控制在10A以下，实现自动熄弧、持续供电的功能。
二、风电场35kV系统中性点接地方案
1、中性点经小电阻接地方案
中性点经接地变压器并在变压器二次侧接入小电阻，此种接地方式特性是可让变压器二次侧低压小电阻具备高压大电阻的功能。在风电场汇集线出现单相接地故障问题时接地电流会变化到最大，由此对接地设备容量进行校验。[2]
（1）接地电阻选用。继电保护通常在4s内完成故障切除，依据4s热稳定电流可达15倍设备额定电流原则选择接地电阻。小电阻额定容量的计算公式为：
Pr=Ir2RN
小电阻额定电流的计算公式为：
Ir=0.067（Eφ/RN）
其中，Ir表示小电阻的额定电流；Eφ表示35kV系统相电压幅值，按照平均额定电压进行估计；Pr表示小电阻的额定容量。
（2）电阻电流计算。中性点电阻电流同电容电流相位相差在90。左右，当接地电流在500～600A时，接地电弧燃烧相对稳定，不会因间歇熄灭造成间歇电弧过电压，可保证继电保护动作的正确性。 ①电缆线路电容电流的计算公式为：
Icc=0.1UpLc
其中Icc表示电容电流；Up表示线路平均额定电压；Lc表示电缆的长度；
②中性点电阻电流的计算公式为：
IN=（Id2-Ic2）1/2，RN=Eφ/IN
其中IN表示中性点电阻电流；Id表示接地电流；Ic表示35kV系统三相电容电流；Eφ表示35kV系统相电压；
③架空线电容电流的计算公式为
Icl=（2.7～3.3）UpLl×10-3
其中Icl表示电容电流；Up表示线路平均额外电压；Ll表示架空线长度，有架空地线时线路系数通常取3.3，无架空地线时线路系数通常取2.7；同杆双回架空线电容电流一般为单回路的1.3～1.5倍。
风电场可依据工程要求，对汇集线接地零序保护进行控制：第一级通过各回汇集线自身保护设备中的零序保护动作完成故障电路切除；第二级通过接地保护设备中的零序保护动作，切除35kV分段开关或母联开关；第三级通过接地保护设备中的零序保护动作，切除该段主变低压侧开关或接地变高压侧开关，或使用接地变零序保护动作开启35kV母线差动失灵保护。此种接地方式虽然可在一定成程度上提高故障切除的速度性和选择性，减小过电压水平，大幅度保护设备绝缘，避免设备绝缘老化，但容易增大风电场线路被切除频率，尤其会增加架空集电线路发生瞬时单相接地故障概率，不利于风电场整体经济效益的提高。因此，在选择此种接地方式时需综合考虑风电场实际情况，根据具体中性点接地要求进行合理选用。
2、中性点经消弧线圈接地方式
在35kV系统中，单相弧光接地的过电压瞬时幅值最高能够达到81kV，使用中性点经消弧线圈接地方式可有效降低接地电流，防止过电压形成。[3]
消弧线圈选择时应考虑系统的电容电流，依据电容电流大小确定消弧线圈的补偿区域。系统电容电路应包含同电气连接的所有变压器、电缆线路、母线、架空线路及电器电容电流。消弧线圈容量Q应依据电网未来10年扩建规模进行确定，其计算公式为：
Q=1.35IcUN/31/2
其中，Q表示消弧线圈的容量；Ic表示系统电容电流；UN表示系统额定电压。
消弧线圈可采用偏磁式可无极调节方式，并增设小电流选线设备。偏磁式消弧线圈具备自动跟踪补偿控制功能，在出现单相接地故障时，可迅速调整电抗值，自动跟踪补偿系统中的单相接地电容电流，将故障点残余基波无功分量转化为零。偏磁式消弧线圈利用对三相全控整流电路输出电流的闭环调整来完成对消弧线圈励磁电流的调控；通过系统数据处理功能，完成对消弧线圈伏安特性稳定的较小非线性过程的动态校正。此种调节方式具有较快的响应速度和较高的测量精度，补偿响应时间可控制在20ms以内，能完成持续、无极、动态调节等过程。
结束语：
中性点接地方案的选择直接关系着风电场35kV线路及系统工作的安全性和可靠性，因此，相关技术与研究人员应加强有关风电场35kV系统中性点接地方案的研究，总结接地方案类型及关键接地方式改进技术措施，以逐步改善系统接地质量。
参考文献：
[1]郭昆，董益华.风电场中性点非直接接地系统的接地故障分析[J].内蒙古石油化工. 2013，05（35）：57-58
[2]蔡松.配电网中性点接地运行方式分析[J].矿业工程. 2011，13（14）：74-75
[3]梁蕾，刘汉武，张晖.浅析消弧线圈的相关知识[J].科技创新导报. 2012，06（10）：61-62