海洋石油平台中压电力系统中性点接地方式研究
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摘 要 随着电力系统的复杂性和规模的不断扩大，使海洋石油平台电力系统的电容电流随之增加，对中压系统的接地方式提出了新的要求。本文具体的阐述了海洋石油平台中压电力系统中性点的接地方式。
关键词 海洋石油平台；中压电力；中性点；接地方式
电力系统安全可靠运行，是确保海洋平台安全生产和人身安全的重要保证，合理的中性点接地方式关乎电力系统的安全可靠。电力系统中性点的接地方式是一个涉及电力系统许多方面的综合性问题，在选择中性点的接地方式时，应尽可能将单相接地故障的不良后果限制到最低程度，同时还要兼顾系统运行的连续性和可靠性。
1 传统的中性点不接地方式
1.1 中性点不接地
中性点不接地系统实际上是中性点经过一定数值的容抗接地，正常运行工况，三相对地电容C0相同，每相都有一超前相电压90°的电容电流流入地中，三相电流之和等于零。中性点不接地系统发生外部单相接地故障时，非故障相的相电压升高倍，因其线电压仍保持对称不变，因此对中性点不接地系统可带故障运行2小时[1]。
当线路不太长时，接地电流很小，不至于形成稳定的电弧，电弧一般能迅速自动熄灭。但当线路很长，特别是电缆电路时，接地电容电流相当大，接地电弧不但不能自动熄灭，而且会出现电弧接地过电压（额定相电压的3.5～5倍）。
1.2 中性点经低电阻接地
该接地方式指中性点经一阻值不大的电阻接地。按DNV规范故障电流一般限制在发电机或变压器的额定电流值的20%～100%以内。单相接地时由于电阻性电流占极大的比例，因此电容电流所引起的危害因素下降，电感电容产生振荡的频率大大下降，其电压的振幅也会下降。因而低电阻接地的过电压低，震荡的频率低，对发电机阻尼绕阻和槽铁芯的危害降低。但当发生单相故障时，中压发电机也可能因接地电流过大而严重烧毁绕组，因此低电阻接地一般不适用于海洋石油平台系统。
1.3 中性点经高电阻接地
依据美国IEEE142标准“工业及商业电力系统接地的推荐作法”中的定义，高电阻接地是为了限制接地故障电流（此电流为10A或以下），在发生单相短路故障时，不致使设备遭受严重破坏，另外经高电阻接地比低电阻接地可更好地排除残余负荷，并且还可能供给足够的零序电压和电流，使检测保护装置更灵敏。
中性点经高电阻接地方式只适合于在规模较小的10kV及以下的电力系统中应用。当电力系统的电压较高时，接地电容电流超过限值后，此种接地方式便不再适用，只能改变为其他的接地方式[2]。
1.4 中性点经中电阻接地的方式
中性点采用中电阻接地时，接地电流介于低阻接地和高阻接地两者之间，且保护作用于跳闸。这种接地方法通常采用星-角（Y0/△）形接线和曲折（Zig-Zag）形接线的变压器，初级绕组与主引出线相连，在变压器中性点串联电阻器接地。
2 中压电力系统下的中性点接地方式
随着海洋石油平台现代化设施的增加，对发电机的容量、电压都提出了更高的要求，单纯地采用不接地方式已不能满足平台上电力系统建设的需求。传统的低压交流电系统不再满足现代石油平台运行的需求，为了将电力系统的容量提升到一个新的水平，需要将传统的低压交流电改为中压交流电。随着电力系统的改变，在传统电力系统中使用的中性点不接地方式在新的系统中就不再适用，必须采用中性点接地的方式来保证系统运行的安全可靠。在电力系统中，是否对中性点进行接地，是设计平台电力系统必须解决的问题。一般来说，选择何种接地方式，需综合考虑以下因素：平台供电的安全性、连续性及中压系统的可靠性和整个电力系统的绝缘水平。由于石油平台的特殊性，在实际的操作中具有可行性的两种接地方式分别为高电阻接地与谐振接地。
2.1 高电阻接地
高电阻接地的模式，一个重要的基本准则就是满足Rn小于等于3Xc0的基本要求，这个要求的主要目的，就是因这种高电阻的特性，会导致在系统出现接地故障的瞬间，整个电压的急剧增加，从而对整个系统造成损害，为了避免这种危害结果，这个准则对故障产生的瞬态电压做出了要求。一般采用接地故障电流小于10A。Rn是系统等值零序电阻，Xc0是每相的对地分布电容。实现高电阻接地的一般方式就是在变压器副边接上一个小欧姆的电阻，原边接在中性点和地之间。但在使用高电阻技术前，必须保证整个电力系统实行的是配电制，这与石油平台通常使用的电制相吻合。采用这种接地方式的优点主要表现在以下方面：①能保持供电的连续性。供电持续对海洋石油平台的工作来说有着重要的意义，采用这种接地方式，使得在出现第一个接地故障时设备不会出现跳闸，一般将故障电流控制在5～10A间。②接地电弧重燃的暂态过电压水平被抑制在2.6倍正常电压以下，非故障相的电容和接地电阻构成放电回路，将发生单相接地故障时在电容中积聚的电荷释放掉，使得过电压发生在一个较低的水平。③方便故障定位，采用高电阻接地的一个突出优势就是能快速判断电流故障的来源，出现的零序电流还是负序电流、漏电流都能用来作为故障判断的依据，并且能否据此对故障进行定位。④对人体危害较小，高电阻能消除掉电弧对人体的伤害，同时使用这种接地方式不需要太多的投入和昂贵的继电器[3]。
3 结束语
石油平台上电力系统是否采用中性点接地，以及采用何种方式进行接地，都对整个系统的设计会产生重要的影響。因中性点的接地方式，关系到系统的电压等级、继电保护、电流大小等方面的设计和控制，对整体系统的发电机、变压器工作运行方式也会带来直接的影响。海上石油平台电流能源就是发电机在发电机工作运行的过程中，会出现一些紧急状况，为了保持整个石油平台的运行正常，就要求发电机应具备一定的突发故障处理和应变能力，而中性点的接地方式，会对发电机的经济事故应对能力产生影响。所以，应重视对中压电力系统中中性点接地方式的研究。
参考文献
[1] 孙永刚.海洋石油平台中压电力系统中性点接地方式研究[J].现代商贸工业，2012，24（07）：39-42.
[2] 褚伯迁，郭晓亮.试探海洋石油平台中压电力系统中性点接地方式[J].城市建设理论研究，2013，（29）：79.
[3] 高宁州.海洋石油平台中压电力系统中性点接地方式研究[J].环球市场，2016，（23）：176.
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