并網(wǎng)型光伏發(fā)電站中性點接地方式分析引言開發(fā)利用新能源和可再生能源是解決中國能源和環(huán)境問題的重要措施之一，光伏是可再生能源的重2000h5900隨著光伏組件價格的降低，國家對發(fā)展清潔能源的重視，并網(wǎng)型光伏發(fā)電站的建設(shè)取得了快速的發(fā)1MWp10MWp20MWp30MWp50MWp、100MWp級別。隨著裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大，電網(wǎng)對光伏電站中性點接地方式也提出了新的要求。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器光伏發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的關(guān)系，可以分為獨立系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)。獨立于電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，常用在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。并網(wǎng)光伏電站及其接入系統(tǒng)運行特性的研究正逐漸成為光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)和電力領(lǐng)域共同關(guān)心的重要課題之一。在并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏發(fā)電系統(tǒng)代替電網(wǎng)給用戶提供電力，也把功率饋送回電網(wǎng)。系統(tǒng)通要加入蓄電池，以保證光照不足時能持續(xù)提供電能。由于系統(tǒng)受外界因素影響較大，為獲得持續(xù)的額定功率輸出，通常要加上控制器來調(diào)節(jié)、控制和保護(hù)系統(tǒng)。所以，光伏發(fā)電系統(tǒng)基本包括光伏電池、變換器、蓄電池、控制器四大部分，如1所示。變換器將系統(tǒng)所發(fā)直流電逆變成正弦交流電，并經(jīng)過連接裝置并入電網(wǎng)，控制器控制系統(tǒng)最大功率點、逆變器輸出的控制器光伏電池板蓄電池DC/DC直流負(fù)載變壓器光伏電池板蓄電池DC/DC直流負(fù)載變壓器DC/AC交流負(fù)載電網(wǎng)Figure1.Thebasicconstitutefigureofgridconnectedphotovol-taicpowerstation圖1.光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)基本組成框圖光伏電站中性點接地方式選擇原則中性點接地方式介紹在電網(wǎng)系統(tǒng)中性點即為變壓器、發(fā)電器形成的星形繞組公共點，中性點接地方式即為中性點和大地之間的連接方式。中性點運行方式一般可分為有效接地和非有效接地兩大類。有效接地方式是指中性點直接接地和經(jīng)低電阻接地；中性點非有效接地主要分為兩種：不接地、經(jīng)消弧線圈接地。中性點不同接地方式的比較①中性點不接地若三相電源電壓呈現(xiàn)為對稱，則電源中性點的電位表現(xiàn)為零，但由于架空線路三相排列呈現(xiàn)為不對稱，并且各相對地電容也表現(xiàn)為不相等，因此電網(wǎng)中性點表現(xiàn)出位移電壓，該值通常不會超出電源電壓3%~5%，這給運行帶來了較大的影響。在中性點不接地電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障的情況下，非故障相的對地電壓會隨之提升到線電壓，單相接地電流表現(xiàn)為正常情況時，其為相對低電容電流的3倍左右。35kV配電網(wǎng)單相接地電流超過規(guī)定的10A，就非常容易導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的間歇性接地電弧，致使幅值較高的弧光接地過電壓出現(xiàn)。②中性點經(jīng)消弧線圈接地這種接地方式在出現(xiàn)單相接地故障時，消弧線圈的電感電流可能導(dǎo)致系統(tǒng)對地電容電流進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，使通過故障點的電流變得更小或者接近于零。除此之外，消弧線圈還會導(dǎo)致故障相的恢復(fù)電壓上升速度減緩。中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，仍然能夠繼續(xù)持續(xù)一段時間，有利于提高供電可靠性。中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地電流非常小，其對鄰近的信號系統(tǒng)以及通信電路造成的影響較小。通常情況下，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)運用補(bǔ)償方式，脫諧度應(yīng)當(dāng)控制在5%~10%之間。③中性點直接接地110kV以上系統(tǒng)大都采用中性點直接接地。④中性點經(jīng)電阻接地中性點經(jīng)由電阻接地，就是經(jīng)由系統(tǒng)中性點接入相應(yīng)的電阻，并與這個電阻形成并聯(lián)回路。中性點經(jīng)由電阻接地，可將其簡化為繼電保護(hù)，其在檢測接地故障線路中非常方便，通常依靠零序?qū)⑹菇佑|電壓和跨步電壓顯著升高，對人身及設(shè)備造成威脅。因此，為保證供電可靠及安全，需裝設(shè)自動重合閘，為瞬時性故障立即恢復(fù)供電[5]。光伏電站中性點接地方式選擇原則①電氣設(shè)備和絕緣水平和配電網(wǎng)中性點接地方式一樣，光伏電站交流系統(tǒng)(指光伏電站10kV，35kV交流系統(tǒng))中性點接地方式的選擇是一項重大的技術(shù)決策，它不僅涉及到系統(tǒng)本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。光伏電站交流系統(tǒng)中電力設(shè)備和配電網(wǎng)差異不大，主要為電纜、負(fù)載，變壓器等。確定中性點接地方式應(yīng)主要限制系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的過電壓，尤其是工頻過電壓，以防止發(fā)生絕緣擊穿或由單相接地發(fā)展成多相短路的現(xiàn)象。6~10kV的架空線路電網(wǎng)，運用中性點直接接地方式可使絕緣水平得到有效降低，但經(jīng)濟(jì)意義并不明顯；對于電纜網(wǎng)絡(luò)，若運用中性點有效接地方式，其電纜絕緣水平會出現(xiàn)明顯下降，工程造價也會有較為顯著的改變[6]。②繼電保護(hù)工作的可靠性中性點不接地或者經(jīng)消弧線圈接地等方式接地保護(hù)較為困難。而在中性點有效接地電網(wǎng)中，實現(xiàn)接地保護(hù)相對更為容易。為充分接受太陽能資源，光伏電站內(nèi)匯集系統(tǒng)多采用直埋電纜方式，造成光伏電站交流系統(tǒng)中的電力設(shè)備耐熱能力相對較低，因此應(yīng)限制單相接地時的故障電流幅值，以防止發(fā)生燒損；同時，對發(fā)生不可恢復(fù)性故障的設(shè)備應(yīng)盡快將其退出運行，防止設(shè)備損壞或故障擴(kuò)大。根據(jù)光伏電站設(shè)計規(guī)范(GB50797-2012)，場內(nèi)電纜匯集線發(fā)生單相接地后，如不快速切除，容易演變?yōu)槿喽搪罚觿∈鹿食潭?，?dǎo)致并網(wǎng)點電壓大幅跌落，使光伏電站低電壓穿越失敗，進(jìn)而脫網(wǎng)。根據(jù)西北電監(jiān)辦[2011]16510kV~35kV饋線發(fā)生單相接地故障時，須可靠、快速切除故障”。因此，為提高光伏電站運行水平，快速且故障回來，減少電量損失，光伏電站內(nèi)匯集線單相接地故障時應(yīng)具備快速切除的能力，光伏電站匯集線系統(tǒng)多采用接地電阻接地。實例計算分析光伏發(fā)電站建設(shè)方案光伏電站建設(shè)方案100305Wp1001MWp500kWp500kW逆變器構(gòu)成一個光伏發(fā)電單元，每個光伏發(fā)電單500kW逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為低壓交流電(0.31511000kVA35kV10臺雙分裂箱式變在高壓側(cè)并聯(lián)為10110kV35kV母線側(cè)。然后再通過1回110kV線路接入公用電網(wǎng)。站內(nèi)電纜線路35kV1kV3YJV-3185的低壓電纜并聯(lián)后與箱式變連接。35kV1011035kV配電室，ZR-YJV22-370mm2R-YJV22-395mm2ZR-YJV22-312035kV直埋電纜。箱變至35kV配電室之間的匯集電纜總長約23.2km。中性點經(jīng)小電阻接地計算單相接地電容電流本工程電纜線路單相接地電容電流為：IC0.1Uel81.2A按經(jīng)驗值，升壓站增加的接地電容電流在35kV電壓等級約為13%，即：ICIC113%91.7A中性點小電阻計算RnIdzKkICKk4~5。為了保證發(fā)生單相接地故障時，零序保護(hù)能可靠動作，快速切除故障，建