CN217882846U

CN217882846U - 一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜

Info

Publication number: CN217882846U
Application number: CN202221207587.XU
Authority: CN
Inventors: 骆亮; 陆莹; 张振; 汤翔; 王立平; 汪少勇
Original assignee: China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Current assignee: China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co Ltd
Priority date: 2022-05-19
Filing date: 2022-05-19
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2032-05-19

Abstract

本实用新型涉及中性点接地技术领域，公开了一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，包括柜体、以及所述柜体内部设置有第一隔离开关、第二隔离开关、第一电阻和第二电阻；所述第一隔离开关与所述第一电阻串联连接，所述第二隔离开关与所述第二电阻串联连接后与所述第一电阻并联连接。本实用新型通过在原高压备用变压器的中性点电阻柜的基础上增加一组电阻和隔离开关后从而解决了扩建电厂项目的高压厂用电系统中性点接地方式不一致的问题，能够保证用电中性点接地系统正确性，提高了电厂运行的安全性。

Description

一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜

技术领域

本实用新型涉及中性点接地技术领域，特别是涉及一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜。

背景技术

目前，发电厂高压厂用电系统中性点采用不同的接地方式，对供电可靠性、连续性、设备的绝缘水平、继电保护和自动装置的动作特性都有着直接的影响，因此选用合适的高压厂用电系统中性点接地方式对于电厂的安全运行具有举足轻重的作用。目前国内电厂高压厂用电系统的中性点接地方式可采用不接地或者经电阻接地的方式。

随着我国能源需求地不断快速发展，电厂项目也在不断地扩建和改造，综合技术性及经济性等各方面原因，电厂扩建时可以不再单独设置一台新的不接线的高压厂用备用变压器、而是与一期已建的高压备用变压器共用。但通常情况下，电厂扩建或改造时选用的主机型式较新于原一期远景规划时的主机，导致高压厂用系统的辅机配置相较于一期会有增加、布置相对更加分散，与之相关的接地电容电流也会增大，从而导致扩建或改造电厂的高压厂用电系统中性点的接地方式、保护动作方式也将不同于一期电厂，因此需要新增一台不接线的高压备用变压器，增加了电厂扩建的人力和物力的消耗。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种在原高压备用变压器的中性点电阻柜的基础上增加一组电阻和隔离开关后即可解决扩建电厂项目的高压厂用电系统中性点接地方式不一致的问题，能够保证用电中性点接地系统正确性，提高电厂运行安全性的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜。

本实用新型提供了一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，所述切换柜包括：

柜体、以及在所述柜体内部设置的第一隔离开关、第二隔离开关、第一电阻和第二电阻；

所述第一隔离开关与所述第一电阻串联连接，所述第二隔离开关与所述第二电阻串联连接后与所述第一电阻并联连接。

进一步地，所述第一电阻包括若干个依次串联连接的电阻器。

进一步地，所述第二电阻包括若干个依次串联连接的电阻器。

进一步地，所述第一电阻包括依次串联连接的第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器。

进一步地，所述第二电阻包括串联连接的第四电阻器和第五电阻器。

进一步地，所述柜体内侧壁上设置有铜排，所述铜排与所述第一隔离开关相连接。

进一步地，所述柜体内底部设置有电缆托盘敷设，所述第一电阻和所述第二电阻通过所述电缆托盘敷设接地连接。

上述本实用新型提供了一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，通过将原老厂高压厂用电中性点接地电阻同扩建或改造电厂高压厂用电中性点接地电阻各自增加一组隔离开关之后、进行并联，将原高压备用变压器的中性点电阻柜进行改造或者更换后，即可同时满足原工程或者扩建工程在使用高压备用变压器时，高压厂用电中性点接地系统的正确性、保障了电厂运行的安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的中性点接地电阻自动切换柜内部结构图；

图2是本实用新型实施例提供的现有高压备用中性点接地电阻柜原理图；

图3是本实用新型实施例提供的现有高压备用中性点接地电阻柜内部结构图；

图4是本实用新型实施例提供的中性点接地电阻自动切换柜原理图；

图5是本实用新型实施例提供的中性点接地电阻自动切换柜电气主接线示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提出的一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，包括：柜体5，柜体5内部设置有第一隔离开关1、第二隔离开关2、第一电阻3和第二电阻4，其中，第一隔离开关1和第一电阻3串联连接，第二隔离开关2和第二电阻4串联接连后再和第一电阻3并联连接。

目前，发电厂项目的高压厂用电系统中性点接地方式有：中性点不接地，中性点经高电阻接地，中性点经低电阻接地，中性点经消弧线圈接地。常用的主要是中性点经高电阻和经低电阻接地。

其中，中性点经高电阻接地一般用于高压厂用电系统接地电容电流不大于7A，为了降低间歇性电弧接地的过电压水平且便于寻找接地故障点的情况，其主要特点包括：选择适当的电阻值，使流过接地点的电阻性电流不小于电容性电流，以抑制单相接地故障时健全相的过电压倍数不超过额定相电压的2.6倍，避免故障扩大；单相接地故障时，故障点流过一固定值的电阻性电流，保护装置可检测故障并发出信号，能保证馈线的零序保护动作；接地总电流小于10A时动作于信号，可以带接地运行2h，供电连续性高；常采用二次侧接电阻器的配电变压器接地方式；当厂用变压器二次侧为Δ接线时，设置Yd接线的专用接地变压器或Z型接地变压器。

中性点经低电阻接地一般用于高压厂用电系统接地电容电流大于7A，人为地增大接地电流，提高接地保护的灵敏性和选择性，其主特点包括：发生单相接地故障时，流过故障点的电流为电阻性电流；接地保护应瞬时动作于跳闸，中断对厂用电设备的供电，同时避免单相接地产生过电压，但是由于跳闸次数增多，影响了对设备的正常供电，供电连续性不高；易于实现有选择性的接地保护，一般用微机型综合保护装置内的一个功能实现，没必要单独装设电流选线装置；电阻选择一般采用氧化锌阀片电阻或金属电阻，阻值按40Ω-100A(6kV系统)或60Ω-100A(10kV系统)选择，在满足限制电弧接地过电压和满足保护灵敏度的前提下，为了保护设备免受损伤，单相接地电流值宜尽可能小；系统单相接地时，健全相电压不升高或者升幅较小，对设备的绝缘等级要求较低，耐压水平可以按相电压来选择，降低了投资。但是，由于接地点的电流较大，当零序保护动作不及时或者拒动时，将使接地点及附近的绝缘受到更大地危害，导致发生相间故障。

根据上述的两种接地方法，我们结合图2和图3先对现有高压备用中性点接地电阻柜进行说明，请参阅图2，现有高压备用中性点接地电阻柜的原理是通过一个隔离开关串联一个电阻，这个电阻根据电厂的实际情况可以是高电阻也可以是低电阻，经该电阻接地，从而完成中性点接地的功能，在图3的接地电阻柜内部结构图中也可以清楚的看到，柜内设置有一个隔离开关，与隔离开关串联的电阻可以根据实际情况由多个电阻器串联组成所需要的电阻值，当然图2和图3只是现有高压备用中性点接地电阻柜的示意图，是一种优选的结构，也会由其他的连接方法或者具有更多的元器件，但其本质都是一个隔离开关与一个高电阻或者一个低电阻进行串联连接从而完成经高电阻/低电阻接地的功能，也都不具备能够进行高电阻接地和低电阻接地自动切换的功能。

请参阅图4，本实用新型实施例提供的中性点接地电阻自动切换柜是在现有的中性点接地电阻柜原理的基础上，增加了一个隔离开关和接地电阻进行串联后与原接地电阻进行并联，从而通过两个隔离开关1和2的开合，达到通过不同的电阻3和4接地的效果。根据图1所示的自动切换柜内部结构图可以看到，本实用新型实施例的自动切换柜内侧壁上设置有铜排6，铜排6与第一隔离开关1通过电阻柜的进线相连接，并且在电阻柜的底部设置有电缆托盘敷设7，第一电阻3和第二电阻4并联连接后，接地电缆会通过电缆托盘敷设7接地。

下面结合图1来详细说明如何通过本实用新型实施例的接地电阻自动切换柜来解决扩建电厂项目的高压厂用电系统中性点接地方式不一致的问题，其步骤包括：①按照原老厂及其扩建或者改造电厂的情况判别扩建或改造的电厂不需设置一台新的不接线的高压备用变压器、可以与原老厂共用已有的高压备用变压器；②计算扩建或改造电厂的高压厂用电系统的电容性电流，通过结果采用相应的高压厂用电中性点接地方式，如与原老厂的高压厂用电中性点接地方式不一致，则采用本实用新型的方案。

假设某燃机项目在一期建设阶段，规划装机容量为6台350MW级单轴燃气蒸汽联合循环机组，分两期建设。二期实际扩建时采用的是3套原机型的改进型336MW+150MW多轴的燃气-蒸汽联合循环热电联产机组。

按照《大中型火力发电厂设计规范》的16.3.13“高压厂用备用或启动/备用变压器的台数配置应符合下列规定：当未装设发电机断路器或负荷开关时，200MW级-300MW级的机组，每2台机组可设1台高压厂用启动/备用变压器；600MW级及以上的机组，每2台机组可设1台或2台高压厂用启动/备用变压器。”“600MW级及以上的机组，当装设发电机断路器或负荷开关时，应符合下列规定：当从厂内高压配电装置母线引接机组的高压厂用备用电源，并可使用同容量高压厂用备用电源的4台及以下机组，可设1台高压厂用备用变压器；可使用同容量高压厂用备用电源的5台及以上机组，除设1台高压厂用备用变压器外，可再设置1台不接线的高压厂用工作变压器。”二期扩建工程可设置一台不接线的高压厂用工作变压器，但是考虑到装设GCB后，机组正常启动或停机的高压厂用电源可以通过主变从系统倒送，不需启动/备用变压器来提供厂用电源，故，该变压器应称为高压备用变压器，仅在高压厂用变压器故障或检修时，才由它替代工作，或者当主变或高厂变故障时提供紧急停机厂用电源。最后，经过技术及经济性比较，确定了扩建工程的备用电源引自一期已建的高压备用变压器后，不再新设一台不接线的高压厂用备用变压器，既保证了厂用电系统安全可靠，又节省了投资。

相较于电厂一期，二期扩建的主机为更大容量的分轴机组，故辅机的配置增大、布置也更分散，导致6kV电缆较一期多出较多，相应地与之相关的单相接地电容电流也大于一期。

二期扩建工程的高压厂用电系统中性点接地方式的实际计算过程如下：

高压厂用电系统的电容以电缆电容为主，每台高厂变连接6kV电缆电容：

C＝1.25×(0.42×1.78+0.46×3.48+0.51×0.9)＝3.5093μF(其中，二期扩建工程使用的中压电缆信息：3×95mm²，单位电容值为0.42，总长度1.78km；3×120mm²，单位电容值为0.46，总长度3.48km；3×150mm²，单位电容值为0.51，总长度0.9km。)

单相接地电容电流为：

当本实施例的一期、二期扩建电厂各自的高压厂用变压器故障或检修时，须由该高压备用变压器从系统母线侧引接电源、为启机所需的厂用负荷提供电源时，依据《火力发电厂厂用电设计技术规程》8.2中的要求，当厂用电源从母线上引接，且该母线为非直接接地系统时，如母线上的出线都装有单相接地保护，则该厂用电源回路应应该装设单相接地保护。而低电阻接地系统的单相接地保护应满足：对于厂用母线和厂用电源回路，单相接地保护宜由接于电源变压器中性点的电阻取得零序电流来实现，保护动作后第一时限切除高压侧断路器，第二时限动作于跳各侧断路器、全停。

本实施例的一期、二期扩建电厂均在高压厂用变压器/高压备用变压器中性点侧安装了零序CT用来获取低电阻接地系统的单相接地保护输入信号，该CT的一次电流值取50A，故，单相接地电流按≤50A考虑：

阻性电流IR为：

中性点电阻值为：

故，二期扩建电厂的高压厂用电中性点电阻阻值选择为80Ω。

依据《火力发电厂厂用电设计技术规程》3.4中对经电阻接地的高压厂用电中性点接地方式及保护动作对象的要求：IC≤7A，经高电阻接地，保护动作于信号；7A＜IC≤10A，经低电阻接地，保护动作于跳闸；IC＞10A，经低电阻接地，保护动作于跳闸。确定了二期扩建工程的高压厂用电系统采用中性点经低电阻(80Ω)接地，保护动作于跳闸。为实现一期的高压备用变压器既能满足一期高压厂用电系统经高电阻接地、保护动作于信号，又能满足二期扩建电厂的高压厂用电系统经低电阻接地、保护动作于跳闸，需对原高压备用变压器的中性点电阻柜进行更换,将一期高压备用变压器中性点处的中性点柜替换成本实施例的中性点电阻自动切换柜，其中第一电阻3为728Ω(原一期高压厂用电中性点接地电阻值)，第二电阻4为90Ω(与第一电阻3并联后的阻值约等于扩建电厂的高压厂用电中性点接地电阻值80Ω)，在电阻柜进线处以及第一电阻3所在的回路均带电动隔离开关1和2，平时第一隔离开关1处于合闸状态、第二隔离开关2处于断开状态，其中，第一电阻3可以使用依次串联连接的第一电阻器31、第二电阻器32和第三电阻器33串联成728Ω的电阻值，第二电阻4可以使用串联连接的第四电阻器41和第五电阻器42串联成90Ω的电阻值，当然第一电阻3和第二电阻4主要是依据计算的单相接地电容电流值来判断是经高阻还是经低阻接地，然后通过计算的电阻电流来选定接地的电阻值，根据电阻值来确定需要若干个电阻器串联来达到需要的电阻值，其计算过程可以参考上述的说明。

请参阅图5的自动切换柜的电气主接线示意图，本实施例的自动切换柜主要与高压备用变压器或高厂变连接进行中性点接地，如一期机组需用到该高压备用变压器时，对于本实施例内的隔离开关无需做任何操作，该处仍为原经高电阻接地，若使用该高压备用变压器的过程中，发生单相接地故障，此时位于一期电厂主厂房内的高备变的保护柜发声光信号、直至故障解除。

当二期扩建机组需用到该高压备用变压器时，需先合上第二隔离开关2，此时高压备用变压器的中性点电阻值大约80Ω，该处为经低电阻接地，若使用该高压备用变压器的过程中，发生单相接地故障，此时位于二期扩建电厂主厂房内的高备变的保护柜分两个时限动作，第一时限动作于跳开该高压备用变压器的分支断路器(GIS侧断路器2DL)，第二时限动作于跳各侧断路器(6kV断路器2DL)、全停。通过采用本实施例的自动切换电阻值的电阻柜在扩建电厂项目中可以不新增高压备用变压器的前提下，即可满足高压厂用电中性点不同接地方式的要求。

综上，本实用新型实施例提出的一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，包括柜体、以及所述柜体内部设置有第一隔离开关、第二隔离开关、第一电阻和第二电阻；所述第一隔离开关与所述第一电阻串联连接，所述第二隔离开关与所述第二电阻串联连接后与所述第一电阻并联连接。通过采用本实施例的自动切换柜，在扩建电厂项目中可以不新增高压备用变压器，只需新增一台中性点电阻自动切换柜即可满足高压厂用电中性点不同接地方式的要求，相较于新增一台不接线的高压厂用备用变压器的方案，在满足电厂安全运行的前提下，大大降低了扩建电厂的工程造价，并且提高了高压厂用电中性点接地系统的正确性、保障了电厂运行的安全性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述第一电阻包括若干个依次串联连接的电阻器。

3.根据权利要求1所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述第二电阻包括若干个依次串联连接的电阻器。

4.根据权利要求2所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述第一电阻包括依次串联连接的第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器。

5.根据权利要求3所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述第二电阻包括串联连接的第四电阻器和第五电阻器。

6.根据权利要求1所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述柜体内侧壁上设置有铜排，所述铜排与所述第一隔离开关相连接。

7.根据权利要求1所述的高压厂用电系统中性点接地电阻自动切换柜，其特征在于，所述柜体内底部设置有电缆托盘敷设，所述第一电阻和所述第二电阻通过所述电缆托盘敷设接地连接。