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[!--downpath--]数据中心普遍采用10kV高压油机并机系统,如图1,发电机组工作过程中,常见故障之一是接地故障,由于发电机的机壳及铁心均是接地的,只要转子定子与铁芯之间绝缘毁坏都会导致三相接地故障;发生接地故障后,控制系统须要及时发觉并告警,必要情况下停机。
图1高压油机并机系统
一、10kV柴发并机系统的常见接地方法如下:
1中性线内阻接地(中压油机接地形式)
因为中性线内阻接地具有安全、可靠、结构相对简单、非故障相电流限制和抑制谐振等特征,数据中心中压汽油发电机系统通常都采用中性线内阻接地形式,常见方法如下:
1.1每台机组使用独立内阻柜:
对于并联的中压发电机系统,每台发电机组各带一个中性线接地内阻,图2。优点:机组之间没有环流,运行、检修便捷,每台机组侦测到的故障电压不变;缺点:负荷侧检查到的漏电电压随机组多少在变化,负载侧的继电保护较复杂;
图2独立内阻接地
1.2共用内阻接地(运行中多台机组同时接地)
并机运行中的多台发电机组共用一个中性线接地内阻,图3,所有机组共用一个内阻柜,所有运行机组的中性点都可以同时接地,机组停机时,对应的接地开关断掉。优点:负载侧检查到的漏电电压随机组多少在变,运行和操作逻辑简单;缺点:每台机组侦测到的故障电压不会变化,机组之间特点不一致可能形成环流,差动保护遭到影响。
图3共用内阻接地
1.3共用内阻接地(运行时只容许一台机组中性点接地)
运行时,并机系统只容许一台发电机接地运行,图4接地电流过大的原因,假如该发电机解列时,其对应的中性线接触器断掉,这时系统中的另外一台发电机的中性线接触器将上,以保证整个系统有且只有一台发电机组中性线通过。优点:限制纹波和零序环流,限制了最大的接地电压,简化接地保护;缺点:运行逻辑复杂,须要有严格的操作规程,操作不当,会导致系统不接地运行。
图4共用小阻值接地(1台接地)
2中性点直接接地(低压油机接地形式)
中性点直接接地也叫大接地,低压发电机组的中性线一般采用这些方法,也就是直接接地,这些情况下,接地系统与发电机、电气设备和双电源转换开关构成TN-S接地系统,当发生三相接地故障时,因为对地电压特别大,电闸或则断路器可以直接合闸,起到保护作用。要注意的是,直接接地情况下,双电源转换开关应采用4极结构,以保证电源系统的接地在市电正常时和发电机工作时互相独立。优点:可通过线路的选择性保护摘除故障线路;缺点:当漏电电压较大时容易扩大事故。接地通常有两种形式:
2.1一种每位发电机独立接地,直接接地,图5;
图5单独直接接地
2.2另一种是所有的发电机通过公共接地母排,统一接地,图6
图6统一直接接地
3中性点不接地(小容量油机形式)
油机不接地,当发生三相接地故障时,其故障电压就是发电机三相对地电容电压,此电压较小,通常大于5A,故没有毁坏铁芯的危险。优点:三相接地故障时,机组能连续工作;缺点:系统容易出现过电流;查找故障线路比较困难;差动保护未能实现对三相接地的保护。为避免系统过电流,中性点可以改装避雷器用于保护过电流,如图7,发电机中性点不接地形式,通常适用于小容量的发电机。
图7不接地系统
四、数据中心高压油机接地方法选择
高压发电机组在运行过程发生接地漏电时,会对人身和设备引起巨大安全隐患。
1)假如选用不接地形式,这么系统发生接地故障时容易形成较高的过电流,会造成用电设备异常或则对用电设备不利。
2)假如选用中性点N直接接地,高压发电机因电流为10KV,电流高,而发电机的电阻较小,当发生三相接地故障时,会形成很大的接地电压。超过发电机极限而造成毁坏。
3)所以数据中心最为常见的接地方法是采用低阻接地,每台油机可以单独接地,如图8,也可以共用一个接地阻值,如图9,上述方法,既可以防止接地故障造成的过电流,也可以通过接地内阻限制接地电压,当系统测量流过中线点的故障电压时,可驱动继保动作。
图8数据中心高压油机接地方法一
五、接地内阻的选择
1)高压油机接地内阻的接地电压应当限制在发电机容许的范围内。电压假如过小,这么发生接地故障时容易形成偏高的过电流,对用电设备不利,假如电压过大,会毁坏发电机。根据目前厂家提供的发电机接地电压限值为100~400A,数据中心发电机系统一般使用100A接地电压,这是三相接地时的最大故障电压。
2)10kV是线电流,三相接地故障时为火线接触大地零线,火和零线对应的相电流约为:
U相=10000/1.732=5774V≈5.8kV
接地内阻R=5800/100=58Ω
3)接地内阻的温升,只有发生接地故障时接地内阻中才能形成接地电压。正常时接地内阻中无电压通过,且接地故障是在一定的时间内会切掉,所以接地内阻选择短时间工作型,才能承受连续10s/100A即可。当发生故障时接地电流过大的原因,接地内阻电流约为5.8kV,电压是100A,短时间的功率是580kW,接地内阻必须要求在此功率和温升下才能正常使用。
六、高压发电机组的中性点接地要求:
1)高压发电机组供电系统中每台机组要安装1个10kV高压三相接触器,并与58Ω接地内阻相连。
2)当系统接收到启动讯号后,并机系统中的发电机组同时启动,按达到稳定状态的次序依次闭合相应的进线开关接至并联母排,最先稳定的发电机组会首先投入并联母排,手动同时合上该发电机组对应的接地接触器,当其中一个闭合时,其余接地接触器应保持断掉状态。如图9
图9数据中心高压油机接地方法二
3)图9中,当接地接触器故障未能跳闸或已跳闸的接地接触器故障时,此接触器应断掉,同时闭合系统中任一台在线发电机组对应的接地接触器,保证系统中有1台发电机组的中性线接地。
4)当一台发电机组故障而需从并机母排上解列时,发电机组需发出断掉对应接地接触器的指令,同时闭合系统中任一台在线发电机组对应的接地接触器,保证系统的接地是通过在线发电机组的接地来实现。