图中的B点，即厂用变压器阻抗的允许最高值，是由最大电动机自启动母线电压要求所限制的，而对于电动机成组自启动工况，无论是采用快速切换还是慢速切换，在A-B段内外相当范围内都是满足规定（见表2-12、表2-13）的。要指出的是，电动机自启动电压值都是在发电机进相运行工况中的计算值，如所设计的发电机无进相运行的要求，那么最大电动机启动母线电压曲线将上升，使B点向左移动。
22
在阻抗允许选择范围内，电缆热稳定截面大致在158～160mm，都在185mm以下，无特殊要求。
因此，我们称A-B段阻抗为厂用变压器在特定参数下的最佳区域，而最佳阻抗应在该区域的中段。为给电动机自启动母线电压留有足够的裕度，加上考虑到短路电流计算时忽略了厂用变压器高压侧的系统阻抗，虽然对厂用变压器低压侧的短路电流影响不大，但还是略有一些裕度的，所以建议将最佳阻抗取在中间段的右侧即阻抗为14%。在此阻抗值上，图中各曲线对应值均满足规定的要求。换算至其他容量的变压器，其阻抗一并如表2-17所示。
要着重指出的是，由于图2-9及图2-10中A-B区域的限制，所以在表2-17所推荐的厂用变压器阻抗值中，用于300MW机组时要求其允许偏差不大于+10%、-5%；而用于600MW机组时，其允许偏差不大于+5%、-3%。
2-17 有进相运行要求的300MW及600MW机组
高压厂用变压器阻抗推荐值 变压器容量(MVA) 40/25-25 40/20-20 31.5/20-20
当厂用变压器阻抗的负误差超过上述值时，由图2-9与图2-10可见，母线上的短路电流冲击值ib（峰值）将大于断路器动稳定电流值；如阻抗正误差超过上述值，最大电动机自启动电压值便将低于最低电压的要求。
从变压器制造工艺上分析，一般大型变压器的阻抗误差大多向正方向偏移，要满足上述
22
要求困难不大。在这个允许偏差的范围内，电缆热稳定截面在153～160mm，建议按185mm选择。
要再次说明的是，这里提出的阻抗允许偏差，都是在考虑了发电机进相运行工况下，断路器动稳定电流只是其额定开断电流的2.5倍等诸多不利因素所计算得出的。而实际设计时，可以选择动稳定电流为额定开断电流2.7倍以上的断路器（目前大多数断路器的动稳定值已达到此值），发电机有进相运行要求的也极少极少，所以绝大多数发电机的高压厂用变压器阻抗允许偏差仍可以是±10%。
高压启动/备用变压器由于大多数采用有载调压装置，在母线电压下降时该调压装置会自动升高电压，所以不用象选择高压厂用变压器那样，考虑电动机自启动前母线电压仅有0.95%的情况，因此图2-9及图2-10中的B点应向右移。这样，启动/备用变压器的阻抗推荐值可如表2-18所示。如无有载调压装置，则应按上述方法计算得出。
当发电机容量、最大电动机容量以及选用断路器参数有不同时，可参照此计算方法绘出图2-9、图2-10曲线，以得出最佳阻抗范围，从技术经济的实际情况，选定最佳阻抗值。 2-18 300MW及600MW机组高压启动/备用
变压器阻抗推荐值
电压变比(kV) 20±2×2.5%/6.3-6.3 18±2×2.5%/6.3-6.3 20±2×2.5%/6.3-6.3 18±2×2.5%/6.3-6.3 20±2×2.5%/6.3-6.3 18±2×2.5%/6.3-6.3 阻抗推荐值(%) 14 14 14 14 11.5 11.5 变压器容量(MVA) 40/25-25 40/20-20 31.5/20-20
变压器电压变比(kV) 220±8×1.25%/6.3-6.3 110±8×1.25%/6.3-6.3 220±8×1.25%/6.3-6.3 110±8×1.25%/6.3-6.3 220±8×1.25%/6.3-6.3 110±8×1.25%/6.3-6.3 阻抗推荐值(%) 15 15 15 15 12.5 12.5 第六节 高压厂用电系统的中性点接地方式
一、高压厂用电系统的中性点接地方式
高压厂用电系统中性点的最常见接地方式有：①不接地；②经高电阻接地；③经消弧线圈接地；④经中电阻接地。
在我国的有关厂用电设计规定中指出：当单相接地故障电流大于5A时，应装设单相接地保护；单相接地电流为10A及以上进，应动作于回路断路器跳闸，单相接地电流为10A以下时，保护装置可动作于跳闸，也可动作于信号。
1.高压厂用电系统中性点不接地
这种方式在我国电厂中采用得最为广泛，200MW及以下大部分机组的高压厂用电系统均为这种接地方式。
（1）中性点不接地系统的接地电流。在中性点不接地系统中，当发生单相金属性接地故障时，零序电流不能通过变压器流通，系统的零序阻抗主要是对地容抗，则
Ie?3?U?10?3?3?CoU?10?3 （2-47） Zo
式中 Ie——单相接地电流（A）；
U——故障相相电压（kV）； Zo——电网零序阻抗（Ω）； Co——电网每相对地电容（F）。
当此电流Ie在3~5A以下时，接地电弧非常不稳定，由于接地电流较小，一般能自动灭弧，而不致发生电弧多次重燃；当Ie上升至5~30A时，在中性点不接地系统中将产生非稳定性电弧，容易发生电弧多次反复重燃，并伴随产生间歇性电弧接地过电压；只有当接地电流Ie增大到30A以上时，在中性点不接地系统中才能形成稳定电弧，此时非故障相过电压接近于完全接地时的数值即等于电网运行线电压。
在大机组高压厂用电系统中，如中性点不接地运行，其单相接地电容电流有可能达到5~10A。当Ie超过10A以上时，可能在单相接地状况下产生异常过电压，有时可达3.5倍的相电压，且持续时间较长，遍及全厂高压厂用电系统，从而将影响到电缆和电气设备的绝缘，降低使用寿命。同时，由于一相接地产生异常过电压，可能导致非故障相又击穿接地，造成两相接地短路，扩大了事故范围。所以，在中性点不接地系统中，单相接地时将产生较高过电压，这是该接线的主缺点之一。
由于200MW及以下机组的高压厂用电系统中，电容电流一般不会大于5~10A，所以传统上一直采用不接地系统。由于这种接地方式较简单，接线也方便。在Ie小于10A时还可以短时带故障运行，给运行人员处理事故创造了条件。不少设计和运行部门在300MW及以上容量的机组高压厂用电中，也多采用这类接线。由于大机组中的单相接地电流可能会增大，
从而影响厂用电的安全运行，所以有必要采取限制单相接地电流的措施。
（2）限制单相接地电流的措施。在中性点不接地系统中，单相接地电流主要是电缆电容电流形成的，只有绝少数部分才由变压器和其他电气设备的对地电容产生。
当采用了分裂变压器后，由于分裂绕组间无电的联系，所以两个分裂绕组所带的电缆网络是相对独立的，因此相对于同容量的双绕组变压器来讲，其供电系统的电容电流基本可减少近半。
600MW机组的高压厂用变压器分裂绕组容量与300MW机组相比并未增加，仅是变压器的数量多了（详见本章第一节），所以限制电容电流的措施上，两类机组没有太大差别。
电缆网络的电容电流中，大多数的电容电流来自高压厂用变压器向高压厂用配电装置供电的电源束（因为变压器的额定电流很大，所以采用几根电缆组成的电缆束）。一台40/25-25MVA厂用变压器，其每个分裂绕组的额定电流为2400A，在考虑电缆并列敷设降流
2
系数后，需采用十多根3×185mm电缆，当厂用变压器与高压配电装置间的距离较长时，所产生的电容电流是相当可观的。如采用单芯电缆，那么其对地电容则更大。所以，在厂用变压器供电回路中使用对地电容要小得多的共相封闭母线，是限制电容电流的好办法。实际上，大部分600MW机及300MW机的主厂房布置也是完全有条件使用共相封闭母线的。
比较不易解决的是启动/备用变压器的电源引入办法。由于不少电厂的高压启动/备用变压器安装的位置离主厂房较远，从而使配电电源电缆的电容量大大增加，当启动/备用变压器一旦投入，便使厂用网络中的电容电流超出规定要求。表2-19为几个电厂的6.3kV厂用电系统单相接地电容电流计算。由表2-19可见，大部分电厂的正常运行状态（厂用变压器供电）时电容电流都小于5A，但一旦投入启动/备用变压器，6.3kV系统的电容电流将上升到近10A，甚至超过10A。
使得启动/备用变压器距主厂房较远的原因有：
1）在100～125MW机组中，由于每5台高压厂用变压器才装设一台启动/备用变压器，而该变压器又必须与第一台机组同时投产，所以其安装位置常在1号机附近。当其他机组陆续安装及投产后，所属高压厂用变压器离此变压器的距离便越来越远，电源电缆所产生的电容电流也越来越大。
2-19 几个电厂的6.3kV厂用电系统单相接地
电容电流计算 电厂名称 机号 机组容量 (MW) 200 200 200 200 200 200 200 200 300 300 300 300 6.3kV配电装置段号 5段A 5段B 6段A 6段B 1段A 1段B 2段A 2段B 9段A 9段B 10段A 10段B 计算值(A) 正常运行方式 3.21 2.57 4.09 2.40 5.10 4.26 4.90 4.10 9.45 6.99 5.81 4.42 启动/备用变压器运行方式 10.05 9.38 11.8 9.14 9.36 7.27 9.06 7.11 11.97 9.53 10.27 8.90 5 徐州电厂 6 1 珞璜电厂 2 9 谏壁电厂 10 2）200～600MW机组均为2台高压厂用变压器设1台（组）启动/备用变压器，常将这台启动/备用变压器布置于两台机组之间。但有不少电厂的设计中，为使第二台机组的施工方便，将该启动/备用变压器布置在1号机附近。由于200～600MW机组长度比100～125MW机组长，所以电源电缆所产生的电容电流还是相当可观的。
3）大型机组出线电压较高，从经济技术方面考虑，启动/备用变压器电源由另一较低电压的系统引接并布置于该配电装置附近。因为较低电压的高压配电装置位置较远，所以在备用电源投入时电容电流急剧增加。表2-19中有几台机组便很明显地出现了这种情况。
综上所述，在中性点不接地系统中，为限制电容电流，以免在各回路中加设单相接地保护，建议尽可能（即便远一些）采用共相封闭母线向厂用配电装置供电。当启动/备用变压器的高压电源位置确实很远时，可考虑采用高压电缆将电源送入仍布置在厂用配电附近的启动/备用变压器的高压侧，有启动/备用变压器至厂用配电装置间采用共箱封闭母线，经减少电容电流。
2.高压厂用电系统中性点经高电阻接地
为了降低高压厂用电中性点不接地系统中可能出现的异常过电压，近年来国内一些大机组电厂的6.3kV厂用电系统中性点上，采用了经高电阻接地的方式，其接线如图2-11所示。
电网在单相接地以后之所以产生弧光过电压，是由于故障点接地电弧反复重燃，使系统中能量积聚之故。当系统中性点接入一个对地的泄漏电阻时，就可大大降低故障相恢复电压的上升速度，减少了电弧重燃的可能性，并可使电弧的重燃不致引起高幅度的过电压。
在高压厂用电系统的中性点经一高电阻接地后，相当于在电网集中对地容抗中并联了一个等值电阻，它能够有效地限制在单相接地时因电弧重燃而使变压器中性点出现的积累性电压升高，从而降低电弧接地过电压。当按流过电阻的有功电流IR等于或大于系统单相接地电容电流Ic来选择电阻时，非故障相的过电压可限制在2.6倍相电压及以下,但单相接地电流Ie值却增大了2倍.其电流值的算式如下。
因为有功电流IR与电容电流Ic的电角度相差90°，所以
22Ie?IR?IC
由 IR?IC 得 Ie?22IC?2IC
这样，很有可能使回路的单相接地电流增大到10A以上，从而使每个回路都加装单相
接地跳闸保护。
在200MW及以上机组的具体设计中，6.3kV厂用电系统的电缆因最小热稳定截面的要求，多在120~185mm2间，其正序或负序电抗极小，即使按电缆允许压降损失为5%这一最大值反推所得的电缆长度约为3.5km计算，在电缆末端接地时与变压器的综合正序X1或负序X2电抗值也仅0.49~0.53Ω,而系统的零序阻抗X0却极大，可达-500~-550Ω。因此，X0/X1的最小值在负千位数，远小于可能发生工频串联临界谐振点的数值-2，所以在6.3kV厂用电系统中的任一点发生单相接地都远离谐振点，不会发生工频串联谐振过电压现象。
要注意的是，如果略为减少流过变压器中性点电阻的有功电流，便可使回路单相接地电流保持在10A以内，而此时厂用电系统的过电压水平又不太高时，应尽量避免单相接地电流超出10A，以免在单相短路时造成设备的较大损坏。
高压厂用电系统的中性点经高电阻接地方式以通过单相配电变压器接电阻为好。 3.高压厂用电系统中性点经消弧线圈接地
高压厂用电系统的中性点也可经消弧线圈接地。这样，在单相接地时，流过故障点的单相接地电容电流，将被一个相位相差180°的电感电流所补偿，使电容电流趋于零值。这时，单相对地闪络所引起的接地故障容易自动消除，并迅速恢复电网的正常运行。对于间歇性电弧接地，消弧线圈可使故障相电压恢复速度减慢，这就降低了电弧重燃的可能性，也抑制了间歇性电弧接地过电压的幅值。这种接线方式在有电缆直配线的小容量发电机中采用较广。
采用消弧线圈接地时，根据消弧线圈产生的电感电流对系统电容的补偿程度，可以有欠补偿、过补偿和全补偿三种方式。
在正常运行时，由消弧线圈和电网对地电容组成的串联回路，可能发生串联谐振并产生基波谐振过电压。对有架空线路的高压厂用系统，各相参数可能出现不对称，当不对称度为0.015，阻尼率取0.5时，如采用全补偿运行，系统中性点位移电压最大值可达相电压30%，已超出规程规定的15%。这时除了采用过补偿可以弥补外，也可采用架空线路换位的方式来减少不对称度。当不对称度小到0.0075时，系统中性点电压位移最大值将在0.15倍相电压以下。但在实际运行中，还是采用过补偿这一措施为好。
采用消弧线圈过补偿接地时，过补偿控制在5%~10%内较合适，电网间歇性电弧接地过电压可以限制在2.4~2.5倍相电压以下。
当然，在理论上也存在欠补偿的方式，但当厂用电系统中的部分回路停运使电容电流减少时，很有可能出现上述的全补偿现象，所以一般不采用这种补偿方式。
目前在一些设计中推荐采用电阻与消弧线圈并联的接地方式，如图2-12所示。在正常运行时，这种接线可以进一步限制过电压水平。同时，当机组停运，而高压厂用电系统仍需小负荷运行时，由于消弧线圈过补偿太多，可将它断开，仅投入电阻运行，使厂用电系统的中性点变成经高电阻接地。并联的高电阻的选择原则见下一节。
4.高压厂用系统中性点经中电阻接地
当高压厂用电系统的单相接地电容电流大于10A，而又因各种原因不能采用消弧线圈时，也可以采用中性点经中电阻接地的方式，以便将单相短路电流提高到数百安倍（一般为400~1500A），以增加保护的灵敏度。厂用电系统一旦故障，便能立即动作跳闸，同时，也能进一步遏制系统的过电压水平。由于该电阻的阻值较低，允许流过的电流值较大，可直接接入变压器的中性点中，而不用与高电阻接地那样通过单相变压器接入电阻。但此方式在国内电厂中应用较少。
5.高压厂用系统的中性点接地方式的比较和应用 国内在大机组高压厂用电系统中，较多的还是采用常规的中性点不接地方式或高电阻接地方式。同时，按我国有关规定要求，当接地电流在于5A时，装设单相接地保护；单相接地电流为10A以下时，保护装置可动作于跳闸，也可动作于信号；当单相接地电流在10A及以上时，保护装置动作于跳闸。当单相接地电流小于5A时，则在母线上装设一套接地报警装置，允许短时带接地故障运行。
上述几种接地方式的比较见表2-20。目前在世界上这几种接地方式都有应用，但具体采用哪种方式还要视电厂实际情况定。当电容电流较大时，建议采用消弧线圈接地，以减少事故损失，并可带故障运行一段时间，为查找并消除故障创造条件。采用这种接地方式，最好是过补偿运行，过补偿度约为5%~10%。