中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障 的建模與仿真

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 綜合訓(xùn)練三設(shè) 計(jì) 題 目 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障的建模與仿真 指 導(dǎo) 教 師 劉健辰 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 電網(wǎng)131班 學(xué) 號(hào) 1305080116 姓 名 蘇小平 日 期 2017/01/05 智能電網(wǎng)系綜合訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分模板綜合設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)期2016/2017第1學(xué)期姓名專業(yè)班級(jí)課程名稱 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)題目 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障的建模與仿真 成績(jī) 評(píng)分項(xiàng)目合格評(píng)定不合格評(píng)定設(shè)計(jì)表現(xiàn)1.獨(dú)立工作能力獨(dú)立完成設(shè)計(jì)不能獨(dú)立完成設(shè)計(jì)2.上交設(shè)計(jì)時(shí)間按時(shí)遲交設(shè)計(jì)說明書3.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好

2、，設(shè)計(jì)參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計(jì)思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)選擇有錯(cuò)誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯(cuò)誤4.設(shè)計(jì)書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好不規(guī)范、不整潔、無(wú)條理，排版有問題很大5.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整不完整圖紙6.繪圖效果滿足要求很差7.布局合理布局混亂8.繪圖工程標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)不符合標(biāo)準(zhǔn)答辯9.回答問題回答基本正確或正確回答不正確總評(píng)定評(píng)定說明：（1）不合格標(biāo)準(zhǔn)1）設(shè)計(jì)說明書不合格否決制，即3、4兩項(xiàng)達(dá)不到要求，不予合格；2）9項(xiàng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)中，有6項(xiàng)達(dá)不到要求，不予合格。（2）合格標(biāo)準(zhǔn)除設(shè)計(jì)說明書的3、4、5項(xiàng)必須滿足要求外，其余6項(xiàng)，至少有

3、4項(xiàng)滿足要求，給予合格。（3）請(qǐng)?jiān)谠u(píng)定欄里打“”評(píng)定，若全部滿足要求，不必分項(xiàng)評(píng)定，只需在總評(píng)定中打“”即可，最后給出最終成績(jī)，并簽字。最終成績(jī)： 評(píng)定教師簽字：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)析綜合訓(xùn)練三 任務(wù)書本次綜合訓(xùn)練目的在于通過對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障的建模與仿真，鞏固和運(yùn)用所學(xué)到的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障時(shí)故障特征理論知識(shí)，掌握Matlab仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。10.5kV/110kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：系統(tǒng)基本參數(shù)如下，線路3長(zhǎng)度和短路點(diǎn)位置見后面的班級(jí)數(shù)據(jù)表。電源：輸出電壓，內(nèi)電阻，內(nèi)電感線路1: 長(zhǎng)度130km, 線路2: 1

4、75 km, 單位長(zhǎng)度參數(shù)：正序電阻0.0127 零序電阻0.386 正序電感 零序電感 正序電容 零序電容 負(fù)荷1：額定電壓10000V，功率。負(fù)荷2：額定電壓10000V，功率。負(fù)荷3：額定電壓10000V，功率。負(fù)荷4：額定電壓10000V，功率。采用過補(bǔ)償方式，過補(bǔ)償度為10%。設(shè)計(jì)要求：利用Matlab/Simulink建立仿真模型，完成仿真計(jì)算，分析仿真結(jié)果。設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容：1、 任務(wù)書2、 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障時(shí)故障特征3、 計(jì)算確定消弧線圈電感4、 利用Matlab/Simulink建立仿真模型5、 設(shè)置故障，完成仿真計(jì)算6、 分析仿真結(jié)果電網(wǎng)13-1班數(shù)據(jù)序號(hào)姓名

5、線路3長(zhǎng)度（km）短路點(diǎn)k距離母線（km）1505260537054805590561005711058陳靚1205單夕冉蘇小平張萌說明：1） 17組每組3人；第8組4人。2） 將自己姓名填入表中目 錄一、 綜合訓(xùn)練目的1二、 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障時(shí)故障特征1三、計(jì)算確定消弧電感1四、仿真2（1）、仿真模型2（2）、設(shè)置故障，完成仿真計(jì)算2參考文獻(xiàn)51、 綜合訓(xùn)練目的本次綜合訓(xùn)練的目的在于通過對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障的故障特征了解，鞏固和運(yùn)用所學(xué)到的中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障時(shí)故障特征理論知識(shí)，并且通過建模和仿真掌握MATLAB仿真軟件的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和

6、解決問題的能力。2、 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)接地故障時(shí)故障特征 （1）在經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為電網(wǎng)的線電壓，電網(wǎng)出現(xiàn)零序電壓，大小為電網(wǎng)正常時(shí)的相電壓，但電網(wǎng)三相仍然是三相對(duì)稱的。 （2）系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生零序電壓、電流。（3）故障發(fā)生后，三相電流幾乎沒有變化。 （4）采用了過補(bǔ)償方式，使得經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)故障點(diǎn)殘余電流較小。三、計(jì)算確定消弧電感過補(bǔ)償度與、的關(guān)系： 消弧線圈的電流計(jì)算公式：其中：求得：四、仿真 （1）、仿真模型圖1 仿真模型 （2）、設(shè)置故障，完成仿真計(jì)算圖2 未經(jīng)消弧線圈接地故障三相電壓電流針對(duì)此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)而

7、言，當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生單相接地短路時(shí)，系統(tǒng)母線A所測(cè)得的線路電壓、電流如圖2，從圖中可看出，在系統(tǒng)未經(jīng)消弧線圈接地單相短路時(shí)故障相相電壓變?yōu)?，非故障相電壓變?yōu)榫€電壓，故障消除后三相電壓仍對(duì)稱。故障發(fā)生前后，三相電流幾乎不變。圖3 加入消弧線圈接地故障三相電壓電流從圖3加入消弧線圈發(fā)生A相接地故障時(shí)的電壓、電流中可以看出，電流在故障前后幾乎不變，故障相即A相電壓，在故障切除后逐漸恢復(fù)為原來(lái)相電壓，三相電壓對(duì)稱。圖4 未經(jīng)消弧線圈接地電流、電壓從圖4可知，在故障發(fā)生，未經(jīng)消弧線圈接地的故障點(diǎn)電流幅值大致為40A，故障點(diǎn)電壓為0V，在時(shí)故障切除，故障點(diǎn)接地電流為逐漸減為0A。圖5 經(jīng)消弧線圈接地電流電壓

8、從圖5可知，在故障發(fā)生，經(jīng)消弧線圈接地的故障點(diǎn)電流幅值下降，在故障消除后電流逐漸減為0；電感電流從無(wú)到有，故障切除后逐漸變?yōu)?；故障點(diǎn)電壓為0V。在時(shí)故障切除后，故障點(diǎn)接地電流為逐漸減為0，電壓逐漸恢復(fù)為原A相相電壓。圖6 系統(tǒng)零序電流圖7 系統(tǒng)零序電壓從圖6和7中可知，系統(tǒng)在時(shí)產(chǎn)生零序電壓、電流，故障切除后，二者逐漸減為0。五、結(jié)果分析通過對(duì)比分析以上仿真結(jié)果可得：在系統(tǒng)加入消弧線圈以后，在接地點(diǎn)就會(huì)有一個(gè)電感分量的電流通過，此電感電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流，更利于熄滅電弧。在系統(tǒng)加入消弧線圈，切除故障后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)為原三相對(duì)稱電壓，使得用電設(shè)備能夠正常運(yùn)行。經(jīng)消弧線圈接地的電路，消除短路后恢復(fù)故障更為溫和穩(wěn)定，在維持電網(wǎng)的安全和正常運(yùn)行方面具有優(yōu)勢(shì)。參考文獻(xiàn)1 張保會(huì)，尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-