發電機中性點接地的五種方式

隨著電力系統發電機裝機容量和單機容量由小到大的不斷快速增大，發電機中性點的接地方式經歷了以下五種方式的變化和發展：

①中性點直接接地；

②中性點經低阻抗接地；

③中性點不接地；

④中性點經高電阻（發電機中性點接地電阻柜）接地；

⑤中性點經消弧線圈（諧振）接地。

發電機中性點接地方式優缺點

第①、②兩種接地方式，使用在電力系統發展初期，其明顯的缺點是，當在發電機內部發生單機接地故障時，即使繼電保護能夠快速動作跳開發電機，由于暫態電流和穩態電流太大，嚴重燒損鐵芯，其破壞作用遠遠超過 倍的工頻過電壓。所以世界各國現已基本廢棄不用。

對于第③種不接地方式，由于發電機的中性點不接地運行，當定子繞組發生單相接地時，流過故障點的電流僅為很小的電容電流，有效地限制了接地電流的破壞作用。到目前為止我國、前蘇聯及一些其他國家的電容電流較小的發電機，中性點仍采用這一不接地方式。但是，隨著機組容量的增大和運行電壓的升高，當電容電流接近或達到某一臨界值時，接地電弧不能自行熄滅。電弧接地過電壓又會產生新的危害。隨著機組容量的增大，鐵芯燒損后果嚴重，允許的接地故障電流日趨減少。所以這一不接地方式的應用，受到接地電容電流的限制。

對于300MVA及以上的大容量發電機組，目前世界各國普遍采用的是第④種或第⑤種接地方式。采用第④接地方式，中性點經高電阻接地的主要目的，是限制接地電弧重燃、中性點出現的積累性電壓升高，從而降低電弧接地過電壓。發電機中性點經高電阻接地方式有許多方案，其中以單相配電變壓器電阻的方案為最優。配電變壓器二次側所接的電阻為一消能元件，可增大零序回路阻尼，抑制暫態過電壓，但因此也增大了接地電流，這就要求當發電機定子繞組發生單相接地故障時能迅速切除機組。由于此種裝置簡單且易于配置，故得到廣泛的應用，在西方歐美國家已經形成一種使用慣例，在國內許多大型汽輪發電機組和水輪發電機也都采用配電變壓器的接地方式。但是這種接地方式的缺點是無法減小接地電容電流，而是增大接地故障電流。因此對于大電容電流發電機，接地故障電流數倍乃至十數倍地超過發電機的安全接地電流，暫態接地電流更大，即使短時間跳開故障的發電機鐵芯迭片的熔化焊接現象也很難避免，這種接地方式就難于適用了。
在我國對于電容電流高達18-24A的水輪發電機，通常采用第⑤接地方式，即中性點經消弧線圈接地方式，以便將接地故障電流保持在較低的水平。

世界上D一臺消弧線圈（諧振）接地方式，于1917年在德國Pleidelsheim電廠發電機的中性點投入運行。隨著理論和實踐的不斷充實，諧振接地逐漸在世界各地得到了廣泛的應用。我國和前蘇聯大容量的水輪和汽輪發電機，以及歐洲的部分發電機和美國新英格蘭電力系統中的所有發電機，中性點全部經消弧線圈接地運行，長期以來效果良好。諧振接地方式已經成為足以與高電阻接地方式匹敵的另一大分支。美國AIEE旋轉電機專業委員會曾經在“同步發電機系統接地方式應用指南”中，明確指出了發電機中性點諧振接地方式具有限制暫態過電壓等優點。
事例：寶鋼4號發電機的接地方式
對于大容量發電機，盡管消弧線圈的接地方式在國內大電容電流發電機上得到一定的應用，但是消弧線圈的接地方式還存在以下不利因素：

（1）參數選擇須考慮因素較多。如果沒有經過全面地分析計算，選定的參數不合適，將會使發電機三相對地電壓長期有較大偏移，甩負荷時，電壓偏移更大。

（2）潛在的過電壓危險。研究表明，當故障點發生在電網側時，零序電壓經耦合電容傳遞到發電機側，若采用過補償方式，傳遞過電壓可能趨向無窮大，將威脅發電機安全。而完全補償方式，又會出現人們所擔心的諧振過電壓。因而，從理論上，經消弧線圈接地方式應該是欠補償方式。然而，在實際應用中過補償方式卻運用最多。另外，在發電機組啟、停及甩負荷等過程中，如果再出現接地或二次重燃，將會有較大的暫態過電壓。確分析暫態過電壓的大小，是十分困難的，國內外都只是通過仿真進行模擬估算，在消弧線圈內阻較小，脫諧度很小時，間歇電弧會產生危險的過電壓。

（3）保護配置比較復雜，需要增設高壓側零序制動電壓，以防止保護誤動。
寶鋼電廠現有的4臺發電機組，都采用了中性點經高電阻接地方式，有著長期的運行維護經驗；西門子公司也推薦使用高電阻接地方式。

因此德國西門子公司和寶鋼基于已有的工程設計和長期的運行維護經驗，雙方都同意發電機中性點采用單相接地變壓器高電阻接地的方式。