小電流接地系統(tǒng)單相接地故障_圖文

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障 仿真與分析 完成日期 2011 年 12 月 10 日論文題目 :小電流接地系統(tǒng)單相接地故障仿真與分析專 業(yè) :電氣工程及其自動化姓 名 :趙 娜 (簽 名:指導(dǎo)教師 :王清亮 (簽 名:摘 要我國 366kV 中低壓配電網(wǎng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)非有效接地運(yùn)行方式,俗稱小電流接地 系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障是常見的故障形式,占全網(wǎng)故障的 80%以上。當(dāng)故 障發(fā)生時(shí)故障相電壓為零,非故障相電壓上升為線電壓,但是三相電壓依然對稱,系統(tǒng)可 以帶故障運(yùn)行 12h ,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。但是必須盡快找出故障相并排除故障以 免事故擴(kuò)大和設(shè)備損壞。

2、由于故障電流微弱、電弧不穩(wěn)定等原因,小電流接地系統(tǒng)單相接 地故障檢測比較困難,接地線路的選擇一直沒有得到很好的解決,嚴(yán)重阻礙了供電可靠性 和自動化水平的提高。因此,研究小電流接地系統(tǒng)單相接地故障特征,不僅對配電線路單 相接地故障的快速準(zhǔn)確定位和線路修復(fù)、可靠供電具有直接幫助,而且對整個(gè)電力系統(tǒng)的 安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都具有十分重要的意義。本文首先對電力系統(tǒng)各種中性點(diǎn)接線方式做了簡要介紹,分析了小電流接地系統(tǒng)兩種 不同的中性點(diǎn)接線方式的基本原理及運(yùn)行特點(diǎn),并對這些接線方式的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了綜合 比較。在深入分析小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電氣量的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)的 研究了小電流接地系統(tǒng)單相接

3、地故障的分析方法,總結(jié)論述了小電流接地系統(tǒng)正常時(shí),各 相電壓電流的一些基本現(xiàn)象和基本規(guī)律;在發(fā)生單相接地故障后,系統(tǒng)電壓電流的變化情 況和各相對地電容電流及系統(tǒng)零序電壓的情況。并且利用 Matlab 仿真軟件搭建了小電流 接地系統(tǒng)單相接地故障仿真模型,分別對小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消 弧線圈接地系統(tǒng)進(jìn)行仿真,通過設(shè)置統(tǒng)一的線路參數(shù)、仿真參數(shù),給出了仿真結(jié)果及線路 各主要參數(shù)的波形圖,最后根據(jù)仿真結(jié)果,得出重要結(jié)論及以后注意的問題。關(guān)鍵字:小電流接地系統(tǒng);單相接地故障; Matlab 仿真Subject :Simulation and Analysis of Single Pha

4、se Grounding Fault for Small Current Grounded SystemSpecialty :Electrical Engineering and AutomationName :Zhao Na(Signature :Instructor :Wang Qingliang(Signature :AbstractNeutral non-effective grounded system is widely adopted in power distribute networks of 366kV in China, it also called small curr

5、ent grounded system, and the single-phase-to-earth fault happens most frequently in the system, almost 80% of all faults in the system. During occurrence of the fault, the voltage of the grounded phase down to zero and the voltage of the ungrounded phase up to the line voltage is still symmetrical u

6、nder fault conditions, the system can keep operating for two hours. However the fault line must be detected quickly to avoid more seriously fault and destroying devices. The fault line detection is a difficult problem, especially in the resonance-grounded power system, because the small fault curren

7、t and arcing effect etc. so the research of the fault line detection is very necessary and valuable.This article firstly introduces the neutral point connection mode of power system, analyzes the fundamental principle and its function characteristics of the two modes, and compares the parameters of

8、each mode synthetically. This paper analyzes the steady and transient process of the small current grounded power system, especially on the resonance-grounded power system. The paper makes a model of the small current grounded system and simulates it. Furthermore, an unify simulated model of indirec

9、tly grounded power system is established in this paper , set equal line parameters and simulation parameters with the Simulink package of Matlab. Presents the simulation results and waves of primary parameters. Finally, point out the main problems of the indirectly grounded power system and theirs d

10、evelopment orientation in the future.Key words: Small current grounded system; single-phase ground fault; Matlab目 錄第 1章 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的概況 . . 3 1.1 本課題的產(chǎn)生背景及研究的意義 . 3 1.2 接地方式研究現(xiàn)狀 . 3 1.2.1 國外中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展概況 . . 3 1.2.2 國內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展概況 . . 4 1.3 論文的主要工作 . 5 第 2章 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過程分析 . . 6 2.1 電力系統(tǒng)各種接線方

11、式 . 6 2.1.1 電力系統(tǒng)接線方式的分類 . . 6 2.1.2 小電流接地方式的主要特點(diǎn) . . 6 2.1.3 小電流接地方式對選線的影響 . . 7 2.1.4 配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢 . . 8 2.2 小電流接地系統(tǒng)兩種接地方式介紹 . 9 2.2.1 中性點(diǎn)不接地方式原理綜述 . . 9 2.2.2 中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行狀況分析 . . 9 2.2.3 中性點(diǎn)不接地方式系統(tǒng)特點(diǎn) . . 11 2.2.4 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式 . . 12 2.2.5 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式運(yùn)行狀況分析 . . 13 2.2.6 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式系統(tǒng)特點(diǎn) . . 15 2.2.

12、7 兩種中性點(diǎn)接地方式的綜合比較 . . 16 2.2.8 中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地方式 . . 16 2.3 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障穩(wěn)態(tài)分析 . 17 2.4 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)分析 . 20 2.4.1 暫態(tài)時(shí)刻的電容電流 . . 20 2.4.2 暫態(tài)時(shí)刻的電感電流 . . 21 2.4.3 暫態(tài)時(shí)刻的故障特征 . . 22 2.5 本章小結(jié) . 23第 3章 小電流接地系統(tǒng) MATLAB 建模與分析 . . 24 3.1 MATLAB在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 . . 24 3.1.1 MATLAB簡介 . 24 3.1.2 SimPowerSystem介紹 . 25 3.1.3 常用

13、元件 . . 26 3.1.4 系統(tǒng)構(gòu)建 . . 29 3.2 小電流接地系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建 . 30 3.2.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的仿真及計(jì)算 . . 30 3.2.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真及計(jì)算 . . 35 3.3 主要研究結(jié)論 . 36 3.3.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析 . . 36 3.3.2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析 . . 41 3.4 本章小結(jié) . 45 第 4章 結(jié)論和展望 . . 46 4.1 主要研究結(jié)論 . 46 4.2 待解決的問題和展望 . 47 參考文獻(xiàn) . . 48 致 謝 . . 50引 言電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電

14、、供電、用電等設(shè)備和技術(shù)組成的將一次能源 轉(zhuǎn)換為電能的統(tǒng)一整體。電能由發(fā)電廠發(fā)出后,通過各級變電所經(jīng)高壓輸電網(wǎng)送到電力用 戶側(cè),然后經(jīng)配電網(wǎng)供給用戶。一般來說, 110kV 以上電壓等級網(wǎng)絡(luò)屬于輸電網(wǎng), 666kV 電壓等級屬于配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分,在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中作為 末端直接與用戶相聯(lián)系。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指星形連接的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。電力 系統(tǒng)中性點(diǎn)是否接地及以何種接地是涉及到絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、電壓等 級、系統(tǒng)接線和系統(tǒng)穩(wěn)定等多個(gè)方面的綜合問題。中壓配電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)不直接接地 方式, 其中性點(diǎn)接地方式主要有四種, 即中性點(diǎn)不接地方式、 中性

15、點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式、 中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。 1我國的 666kV 配電網(wǎng)電力系統(tǒng)多屬于小電流接地系統(tǒng), 一般采用中性點(diǎn)不接地或者 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的工作方式,因其發(fā)生接地故障時(shí),流過接地點(diǎn)的電流小,又稱中 性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。接地故障是指由于導(dǎo)體與地連接或?qū)Φ亟^緣電阻變的小于規(guī)定值而 引起的故障。 根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行部門的故障統(tǒng)計(jì), 由于外界因素 (如雷擊、 大風(fēng)、 鳥類等 的影響,配電網(wǎng)單相接地故障是配電網(wǎng)故障中最常見的,發(fā)生率最高,占整個(gè)電氣短路故 障的 80%以上。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),由于不能構(gòu)成低阻抗的短路回路,接地電流很小, 故稱為小電流接地系統(tǒng)。它的

16、優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生單相接地故障時(shí)多數(shù)情況下可以自動熄弧并恢 復(fù)絕緣。當(dāng)線路發(fā)生永久性單相金屬接地故障后,三相系統(tǒng)的線電壓仍然是對稱的,大小 與相位并不變化,但系統(tǒng)的接地相對地電容被短接,對地電壓都變?yōu)榱恪榉乐沽硪幌嘣?接地而引起兩相短路甚至三相電路,因而必須限制一定時(shí)間內(nèi)排除單相故障。長期以來,國內(nèi)外電力領(lǐng)域的專家學(xué)者對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障問題進(jìn)行了大 量的研究。 發(fā)生單相接地故障時(shí), 以往采用的檢測原理大多是基于故障時(shí)產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)信號。 但是由于穩(wěn)態(tài)信號比較微弱,受外界因素及運(yùn)行方式影響大,致使在實(shí)際的工程應(yīng)用中難 以提取有效地故障信號。而且,配電網(wǎng)絡(luò)故障復(fù)雜多變,如系統(tǒng)中性點(diǎn)補(bǔ)償度、各出線

17、長 度、故障點(diǎn)位置、過渡電阻大小、短路點(diǎn)電弧的發(fā)展等,這些條件的組合,使得在一種故 障情況下工作良好的裝置,在另一種情況下可能失效。因此,小電流接地系統(tǒng)單相接地保 護(hù)看似簡單易行但實(shí)踐證明是非常復(fù)雜的,這也是一些國家不采用中性點(diǎn)非有效接地方式 的主要原因之一。但畢竟小電流接地系統(tǒng)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)越性,并在我國及其它國家被 廣泛應(yīng)用,準(zhǔn)確找準(zhǔn)故障線路成為當(dāng)務(wù)之急。 2現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)超高壓、大容量、跨區(qū)域的巨大聯(lián)合動力系統(tǒng)。配電網(wǎng)又是一個(gè) 包含了很多不同電壓等級的變壓器、輸電線路、電力負(fù)荷等設(shè)備的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。在這種情況 下,進(jìn)行很多電力科研實(shí)驗(yàn)條件是很難滿足的,另外系統(tǒng)的安全運(yùn)行也不允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

18、。 因此電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與故障分析往往離不開仿真研究。當(dāng)前對小電流接地系統(tǒng)的仿真研究,采用計(jì)算機(jī)仿真程序建立數(shù)學(xué)模型,設(shè)置仿真參數(shù)進(jìn)行離線仿真,以求取零序電流、 零序電壓的穩(wěn)態(tài)值和暫態(tài)值。因此,采用規(guī)范的數(shù)學(xué)模型,一致的仿真參數(shù),利用 MATLAB 程序作為仿真的同一平臺,對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的分析,就具有一定的現(xiàn)實(shí)意 義。 3第 1章 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的概況1.1 本課題的產(chǎn)生背景及研究的意義目前世界各國配電網(wǎng)大都采用小電流接地系統(tǒng),可分為中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地系統(tǒng),中性 點(diǎn)不接地系統(tǒng),中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分,在電力 系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)中作為末端直接與用

19、戶相聯(lián)系。一方面直接體現(xiàn)對用戶的供電可靠性和電能 質(zhì)量; 另一方面, 配電網(wǎng)由于電壓等級低、 缺乏有效的優(yōu)化運(yùn)行手段, 功率損耗普遍提高, 是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的挖潛大戶。我國 366kV 電力系統(tǒng)大多數(shù)采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消 弧線圈接地的運(yùn)行方式,即為小電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中,單相接地是一種常 見的臨時(shí)性故障, 多發(fā)生在潮濕, 多雨天氣。 發(fā)生單相接地故障時(shí), 由于不構(gòu)成短路回路, 接地短路電流比負(fù)荷電流小很多,故障相對地電壓降低,非故障兩相的相電壓升高,但線 電壓卻依然對稱,因而不影響對用戶的連續(xù)供電,系統(tǒng)可運(yùn)行 12h 。因而小電流接地方 式可顯著提高供電可靠性,同時(shí)也具有提高對

20、設(shè)備和人身安全性、降低對通訊系統(tǒng)電磁干 擾等優(yōu)點(diǎn)。 1但是若發(fā)生單相接地故障時(shí)電網(wǎng)長期運(yùn)行,因非故障的兩相對地電壓升高,可能引起 絕緣的薄弱環(huán)節(jié)被擊穿,發(fā)展成為相間短路,使事故擴(kuò)大,影響用戶的正常用電,還可能 使電壓互感器鐵心嚴(yán)重飽和,導(dǎo)致電壓互感器嚴(yán)重過負(fù)荷而燒毀。同時(shí),長時(shí)間帶故障運(yùn) 行極易產(chǎn)生弧光接地,引起全系統(tǒng)過電壓,進(jìn)而損壞設(shè)備,破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行。長時(shí)間運(yùn) 行會破壞系統(tǒng)的絕緣,對接入系統(tǒng)的線路、配電、變電設(shè)備等造成損害。為防止另一相再 接地而引起兩相短路,甚至三相短路,因而必須限制一定時(shí)間內(nèi)排除單相故障。為快速找到故障線路并予以切除,提高供電可靠性和減少線路損耗,達(dá)到配電網(wǎng)的安 全,

21、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。需要建立小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的仿真模型并進(jìn)行仿真和分析,可 靠地檢測出小電流接地系統(tǒng)故障線路是十分重要的。但是,故障電流微弱、故障電弧不穩(wěn) 定等原因,也造成了小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障比較困難。目前對接地故障點(diǎn)的判斷 一直沒有得到很好的解決。所以小電流接地系統(tǒng)單相接地故障是制約配電自動化發(fā)展的關(guān) 鍵問題,也是當(dāng)前電力系統(tǒng)的一個(gè)重要研究課題。 2-51.2 接地方式研究現(xiàn)狀1.2.1 國外中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展概況配電網(wǎng)接地方式的問題在世界各國是一個(gè)很有爭議的熱點(diǎn)。為了減少單相接地故障造 成的危害,各國采用了不同的方法。第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期,德國人彼得遜首先提出并發(fā)明了消弧線圈,提

22、出了經(jīng)消弧線圈 接地的電力系統(tǒng)諧振接地方式,于是當(dāng)時(shí)該國在各種電壓等級的電網(wǎng)中性點(diǎn)廣泛地采用了 經(jīng)消弧線圈接地方式,電網(wǎng)電壓范圍為 30220kV ,后因 220kV 電網(wǎng)中事故較多, 19世紀(jì) 60年代就不再應(yīng)用消弧線圈了。在柏林市的 30kV 電網(wǎng)中,共有電纜 1400km ,其電容電流 高達(dá) 4kA ,也采用了經(jīng)消弧線圈接地方式。前蘇聯(lián)曾規(guī)定 366kV 電網(wǎng)中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地方式,莫斯科市配電電纜網(wǎng)絡(luò) 至今仍是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。美國在 20世紀(jì) 20年代中期到 40年代中期,在 2270kV 電網(wǎng)中,中性點(diǎn)直接接地方 式所占比例高達(dá) 72%,且發(fā)展很快,逐步取代了中

23、性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式,一直延續(xù)至今。 英國 66kV 電網(wǎng)中性點(diǎn)采用電阻接地方式, 而對 33kV 及以下由架空線路組成的配電網(wǎng), 中性點(diǎn)逐步由直接接地方式改為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式;由電纜組成的配電網(wǎng),仍采 用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式。1950年以來,日本 20kV 電纜和架空線路混合電網(wǎng)一直采用中性點(diǎn)不接地方式,隨著 電纜的增加, 為防止接地繼電器的誤動、 拒動和中性點(diǎn)位移, 采用經(jīng)低值電阻器接地方式。 1975年統(tǒng)計(jì), 1133kV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地占 2%。采用電阻接地方式一般限制接地電流 數(shù)值為 100200A 。 東京電力公司所屬配電網(wǎng)中, 其中性點(diǎn)接地方式為 66kV 電網(wǎng)分別

24、采用 中性點(diǎn)經(jīng)電阻、電抗和消弧線圈接地; 22kV 系統(tǒng)采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式。法國電力公司從 1962年開始將城市配電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓定為 20kV ,其接地方式采用中 性點(diǎn)經(jīng)電阻或經(jīng)電抗接地,故障線路要求快速跳閘,但不考慮故障發(fā)生到故障切除這段時(shí) 間中的接觸電壓和跨步電壓。至 20世紀(jì) 80年代,法國電力公司對 20kV 配電網(wǎng)中性點(diǎn)接 地方式提出了新要求,即瞬時(shí)間地故障電流應(yīng)降低到 4050A ,同時(shí)要求考慮接觸電壓和 跨步電壓和對低壓設(shè)備絕緣危害等問題。 20kV 電網(wǎng)對地電容電流小于 50A 時(shí), 采用中性點(diǎn) 經(jīng)小電阻接地方式;電容電流在 50200A 之間,則在電阻器旁邊并聯(lián)補(bǔ)償電容

25、器,及消 弧線圈。意大利、加拿大、瑞典、日本和美國等在中壓電網(wǎng)升壓運(yùn)行后,大部分都采用電網(wǎng)中 性點(diǎn)直接接地方式。世界各國的配電網(wǎng)中性點(diǎn)在 20世紀(jì) 50年代前后,大都采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地 方式;到 60年代以后,有的采用直接接地和低電阻接地方式,有的采用經(jīng)消弧線圈接地 方式。 41.2.2 國內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的發(fā)展概況建國初期,我國各大城市電網(wǎng)開始改造簡化電壓等級,將遺留下來的 3kV 、 6kV 配電 網(wǎng)相繼升壓至 10kV , 解放前我國城市配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地、 直接接地和低電阻接地方式都 存在過,上海 10kV 電纜配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)電纜接地、經(jīng)電抗接地 3種方式并存

26、至 今。北京地區(qū) 10kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)低電阻與消弧線圈并聯(lián)接地。上海 35kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈和低電阻接地兩種方式并存至今。 但是, 從 20世紀(jì) 50年代至 80年代中期, 我國 10 66kV 系統(tǒng)中性點(diǎn),逐步改造為不接地或經(jīng)消弧線圈接地兩種方式。20世紀(jì) 80年代中期我國城市 10kV 配電網(wǎng)中, 電纜線路增多, 電容電流相繼增大, 而 且運(yùn)行方式經(jīng)常變化,消弧線圈調(diào)整存在困難,當(dāng)電纜發(fā)生單相接地故障時(shí)間一長,往往 發(fā)展成為兩相短路。從 1987年開始,廣州區(qū)莊變電站為了滿足較低絕緣水平 10kV 電纜線 路的要求, 采用低電阻接地方式。 隨后深圳、 珠海和北京的一些小區(qū), 以及蘇

27、州工業(yè)園 20kV 配電網(wǎng)采用了低電阻接地。 90年代上海 35kV 配電網(wǎng)也全面采用電阻接地方式。20世紀(jì) 90年代對過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范(SDJ-79進(jìn)行了修訂,在新規(guī)程中, 310kV 配電網(wǎng)中單相接地電容電流降低為大于 10A 時(shí),要求裝消弧線圈。近年來,我國引進(jìn)了大 量的國外設(shè)備,由于各國的接地方式不同,各國設(shè)備的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也不一致,特別是設(shè)備的 耐壓不同,要使用這些設(shè)備,首先必須決定電力系統(tǒng)的接地方式。因此在對接地方式的選 擇上引起爭論。有的大城市已局部將配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地方式改為小電阻接地方式,以消 除弧光接地過電壓的產(chǎn)生,減少異相接地的發(fā)生。有的改為大電阻接地方式,以消除諧振 接地

28、過電壓的危害。但大部分仍主張改為經(jīng)消弧線圈接地方式,補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流,使 得單相弧光接地時(shí),故障點(diǎn)電流減小,降低故障相電壓的恢復(fù)速度,達(dá)到熄弧效果,從而 避免了單相瞬時(shí)接地故障的跳閘,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 11.3 論文的主要工作針對目前小電流接地系統(tǒng)故障選線普遍存在的缺陷和需要解決的問題,本課題對小電 流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的特征進(jìn)行了研究。目的是為了快速準(zhǔn)確的確定故障線路并給 以排除,提高供電可靠性。論文主要分為三部分 :第一部分,主要是對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的概況,簡述了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 及選題的目的意義。第二部分,主要論述了小電流接地系統(tǒng)的主要特點(diǎn),三種不同的中性點(diǎn)接地方式

29、,重 點(diǎn)分析了中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的情況,分別分析了故 障時(shí)的穩(wěn)態(tài)量和暫態(tài)量,分析了故障后的零序電流和零序電壓產(chǎn)生過程。通過分析,得出 一些可供我們故障選線的結(jié)論,形成了本論文的理論基礎(chǔ)。第三部分,也是本文的重點(diǎn)內(nèi)容,在分析小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)的暫態(tài) 和穩(wěn)態(tài)過程電氣量特征的基礎(chǔ)上,通過應(yīng)用 Matlab 軟件的 Simulink 仿真工具包,建立小 電流接地系統(tǒng)仿真模型,采用相同的參數(shù)設(shè)置,分別對小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地方式 發(fā)生單相接地故障和小電流接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式發(fā)生單相接地故障仿真, 并分析研究。第四部分 , 結(jié)論和展望。第 2章

30、 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過程分析2.1 電力系統(tǒng)各種接線方式電力系統(tǒng)的接線方式是指三相電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)以何種方式接地。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)可 以有多種接地方式,中性點(diǎn)可以直接接地,可以經(jīng)過某元件接地,也可以不接地。中性點(diǎn) 以何種方式與大地相接的問題在工程上就稱為中性點(diǎn)的接地方式。中性點(diǎn)接地方式對電力 系統(tǒng)運(yùn)行的很多方面都有影響,是一個(gè)很重要、很復(fù)雜的問題。2.1.1 電力系統(tǒng)接線方式的分類電力系統(tǒng)常用的接地方式有:中性點(diǎn)直接接地、中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接 地(又稱諧振接地 、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。其中,中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式按接地電流大小 又分為高阻接地和低阻接地。上述四種中性點(diǎn)接地方式又可歸

31、納為兩大類:1. 中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng):中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)一低值阻抗接地。 通常其零序電抗 0X 與正序電抗 1X 的 比值小于或等于 3(即 0X /1X 3 , 零序電阻 0R 與正序電抗 1X 的比值小于或 等于 1(即 0R /1X 1 . 這種接地系統(tǒng)中性點(diǎn) 接地阻抗小,當(dāng)發(fā)生單 相接地故障時(shí) , 故障回路中將流過 很大的短路電流, 要 求保護(hù)裝置立即動作 , 線路終止 供電,所以此 類系統(tǒng)又稱為大電流接地系統(tǒng)。2. 中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng):中性點(diǎn)不接地,或經(jīng)一高阻值接地或消弧線圈接地的系 統(tǒng)。 通常本系統(tǒng)的零序電抗 0X 與正序電抗 1X 的比值大于 3(即 0X /1X > 3

32、 , 零序電阻 0R 與正序電抗 1X 的比值大于 1(即 0R /1X >1 . 此類系統(tǒng)由于中性點(diǎn)接地阻抗非常大,發(fā)生單相接地故障時(shí)電流很小,所以又稱為小電流接地系統(tǒng)。 62.1.2 小電流接地方式的主要特點(diǎn)在我國 666kV 電力系統(tǒng)中普遍采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地方 式,當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí),由于不能構(gòu)成低阻抗短路回路,接地故障電流很小,系統(tǒng)線 電壓的對稱性并不遭到破壞,系統(tǒng)還可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間,規(guī)程規(guī)定一般為 12h ,為防 止系統(tǒng)事故擴(kuò)大,在接地運(yùn)行的這段時(shí)間里必須設(shè)法排除接地點(diǎn)。該接地方式的主要特點(diǎn): 電流信號很小小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電

33、容電流,其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線 路類型有關(guān),數(shù)值很小。對于 10kV 架空線路來說,每 30公里線路大約產(chǎn)生 1安培的零序 電流,電纜線路產(chǎn)生的零序電流稍大一些。這樣微弱的故障信號混雜在上百安培的負(fù)荷電 流中,使得傳統(tǒng)的基本過流、方向、距離等原理的繼電保護(hù)裝置根本不可能正確反映故障 情況。經(jīng)中性點(diǎn)接入消弧線圈補(bǔ)償后,其數(shù)值更小,且消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài)不同。 干擾大、信噪比小小電流接地系統(tǒng)中的干擾主要包括兩個(gè)方面:一是在變電站和發(fā)電廠的小電流系統(tǒng)單 相接地保護(hù)裝置的裝設(shè)地點(diǎn), 電磁干擾大; 二是由于負(fù)荷電流不平衡造成的零序電流較大, 特別是當(dāng)系統(tǒng)較小,對地電容電流較小時(shí),接地回路的零序電流甚至小

34、于非接地回路的對 應(yīng)電流。 隨機(jī)因素的影響不確定我國配電網(wǎng)一般都是小電流系統(tǒng),其運(yùn)行方式改變頻繁,造成變電站出線的長度和數(shù) 量頻繁改變,其電容電流也頻繁改變;此外,母線電壓水平的高低,負(fù)荷電流的大小總在 不斷地變化;故障點(diǎn)的接地電阻不確定等等,這些都造成了零序故障電容電流的不穩(wěn)定。 電容電流波形不穩(wěn)定小電流接地系統(tǒng)單相接地故障,常常是間歇性的不穩(wěn)定弧光接地,因而電容電流波形 不穩(wěn)定。 42.1.3 小電流接地方式對選線的影響在配電網(wǎng)接地故障的處理中,逐漸形成了兩個(gè)方向:一是采用大電流接地方式并在配 電網(wǎng)各出線上配以快速繼電保護(hù), 在出現(xiàn)短路電流時(shí)立即動作, 迅速準(zhǔn)確的切除故障線路, 從時(shí)間上限

35、制接地故障的危害;二是采用小電流接地方式配以集中選線裝置,使電網(wǎng)在發(fā) 生接地故障后繼續(xù)運(yùn)行而不影響用戶正常用電,通過選線裝置選出故障線路后才切除故障 線路,最大限度保障供電可靠性。選線是指對于有多條出線的配電網(wǎng)在發(fā)生線路接地故障尤其是單相接地故障時(shí),通過 一定的方法對故障信息的分析、判斷,選出故障線路的保護(hù)技術(shù),選線主要應(yīng)用于小電流 接地系統(tǒng)中?，F(xiàn)代選線裝置要求能夠配合小電流接地技術(shù),在電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)及時(shí)、 準(zhǔn)確的選出故障線路,使運(yùn)行人員根據(jù)需要斷開故障線路進(jìn)而排除故障。選線是在小電流 接地技術(shù)發(fā)展、成熟的過程中逐漸發(fā)展完善的,現(xiàn)代微機(jī)、電子技術(shù)、信號處理、通訊技 術(shù)、自動化技術(shù)以及測量技

36、術(shù)的進(jìn)展對現(xiàn)代選線技術(shù)的發(fā)展提供了足夠的技術(shù)支持,目前 它已經(jīng)成為小電流接地系統(tǒng)中必不可少的技術(shù)。但選線和小電流接地方式尤其是諧振接地方式在對接地電流的要求方面是矛盾的:小 電流接地方式要求流過故障點(diǎn)的電流小,越小越有利于熄弧;而選線要求流過故障點(diǎn)的電 流大,越大越有利于突出故障特征,選線越準(zhǔn)確。在小電流接地系統(tǒng)中,一方面用于選線的故障信號較弱,有效故障信號難以采集;另一方面故障線路的零序電流與非故障線路故 障電流的分布趨于一致,故障線路的故障特征不明顯,加之各出線的參數(shù)不盡相同,選線 裝置很難在這種情況下準(zhǔn)確選出故障線路。到目前為止,小電流接地選線問題仍然是本領(lǐng) 域內(nèi)比較棘手的問題。許多選線

37、裝置目前雖然廣泛使用,但沒有一種裝置能準(zhǔn)確地檢測出 故障線路,選線技術(shù)需進(jìn)一步改進(jìn)和提高。就選線問題而言,配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同的接地方式對選線的準(zhǔn)確度影響也很大。采用不 同接地方式的配電網(wǎng)在發(fā)生接地故障時(shí),故障電流的特性有很大差異,故障電流的特性對 選線裝置的準(zhǔn)確度有較大影響。 42.1.4 配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式是一個(gè)涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等多個(gè)方面的綜合問題。 它可劃分為兩類,凡是需要斷路器立即斷開單相接地故障者,屬于中性點(diǎn)有效接地方式, 也稱大電流接地方式,包括中性點(diǎn)直接接地和經(jīng)小電阻接地;凡是單相接地電弧能夠自行 熄滅者,屬于中性點(diǎn)非有效接地方式,也稱小電流接地方

38、式。小電流接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn) 不接地(中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地(即諧振接地系統(tǒng)、經(jīng)高阻或中阻 接地系統(tǒng)、經(jīng)高阻抗接地系統(tǒng)以及由控制裝置控制的靈活接地系統(tǒng)。大電流接地方式的優(yōu)點(diǎn)是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),系統(tǒng)的對地過電壓小,電氣設(shè) 備的絕緣等級可以按相電壓選擇;故障點(diǎn)和中性點(diǎn)構(gòu)成短路回路,故障線路的故障電流很 大,線路的零序繼電保護(hù)可以迅速、準(zhǔn)確的將故障線路從系統(tǒng)中切除。但在大電流接地方 式下無論瞬時(shí)性故障還是永久性故障,故障線路的繼電保護(hù)均跳閘,跳閘次數(shù)大大增加, 供電可靠性低;投入的繼電保護(hù)設(shè)備成本較高。小電流接地方式中最有代表性的是中性點(diǎn)不接地和諧振接地方式。中性點(diǎn)不接地方式

39、是我國配電網(wǎng)采用最早、運(yùn)用最多的一種方式,同時(shí)也是小電流接地方式中最具代表性的 接地方式。采用該接地方式的系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí),在接地點(diǎn)和電網(wǎng)中性點(diǎn)之間不 會形成短路回路,故障電流較小;雖然非故障相電壓升高,但系統(tǒng)三相之間的線電壓仍然 對稱,短時(shí)間內(nèi)不影響用戶的正常用電,供電可靠性高。在小電流接地方式中,中性點(diǎn)不接地方式在電網(wǎng)容量擴(kuò)大、對地電容電流不斷增大的 新形勢下,難以限制并熄滅故障電弧,且故障選線困難,限制了它的應(yīng)用;諧振接地方式 能夠根據(jù)運(yùn)行需要在故障時(shí)和非故障時(shí)靈活的切換,兼具其它小電流接地方式的優(yōu)點(diǎn),從 綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)來看,諧振接地方式優(yōu)于其他小電流接地方式,是一種很有前途的

40、新型 接地方式,具有良好的應(yīng)用前景。 82.2 小電流接地系統(tǒng)兩種接地方式介紹2.2.1 中性點(diǎn)不接地方式原理綜述通常所講的中性點(diǎn)不接地,實(shí)際上是經(jīng)過集中于電力變壓器中性點(diǎn)的等效電容接地 的。中性點(diǎn)不接地方式結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行方便,不需任何附加設(shè)備,若是瞬時(shí)故障,一般能 自動熄弧,非故障相電壓升高不大,不會破壞系統(tǒng)的對稱性,單相接地電流較小,單相接 地不形成短路回路,運(yùn)行中可允許單相接地故障存在一段時(shí)間。電力系統(tǒng)安全運(yùn)行規(guī)程規(guī) 定可繼續(xù)運(yùn)行 12h ,從而獲得排除故障的時(shí)間,若是由于雷擊引起的絕緣閃絡(luò),則絕緣 可自行恢復(fù),相對提高了供電可靠性。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于:當(dāng)線路不太長 時(shí)能自動

41、消除單相接地故障,而不需要跳閘。中性點(diǎn)不接地方式因其中性點(diǎn)是絕緣的,電網(wǎng)對地電容中儲存的能量沒有釋放通路。 在發(fā)生弧光接地時(shí),對地電容的能量不能釋放,造成電壓升高,從而產(chǎn)生弧光接地過電壓 或諧振過電壓,其值可達(dá)到相電壓的數(shù)倍,乃至數(shù)十倍,對設(shè)備絕緣造成威脅。此外,由 于電網(wǎng)中存在電容和電感元件,在一定條件下,因倒閘操作或故障,容易引發(fā)線性諧振或 鐵磁諧振,這時(shí)線路較短的電網(wǎng)會激發(fā)高頻諧振,產(chǎn)生較高諧振過電壓,導(dǎo)致電壓互感器 擊穿;配電網(wǎng)中存在較長線路時(shí)容易激發(fā)分頻鐵磁諧振,在分頻諧振時(shí),電壓互感器呈較 小阻抗,其通過電流將成倍增加,引起熔絲熔斷或電壓互感器過熱而損壞。為解決中性點(diǎn)不接地單相接地

42、時(shí)引起的一些后果,早期曾采取過故障相自動接地的措 施,但由于這一措施不能解決過電壓的問題,且無助于將故障線路選出,故不就被中性點(diǎn) 經(jīng)消弧線圈接地方式和中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式所取代。 102.2.2 中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行狀況分析簡單網(wǎng)絡(luò)圖如下圖 2-1所示:N U C B A圖 2-1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地示意圖不論是架空線路還是地下電纜,各相導(dǎo)線之間以及每相導(dǎo)線與大地之間都存在著分布 電容, 如圖 2-1(本文忽略了導(dǎo)線間電容 。 一般來說, 線路零序電容的大小與線路的長度、 導(dǎo)線的半徑、幾何均距以及線路與地面的距離因素有關(guān)。在考慮線路充分換位的情況下, 相間電容是相等的,并且三相的對地電容

43、也是對稱的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí),中性點(diǎn)電 位與地電位不等,中性點(diǎn)對地絕緣,必須存在對地電容,此電容很小,因此中性點(diǎn)對地阻 抗很大,從而系統(tǒng)中任一點(diǎn)的零序阻抗都很大。對零序電流而言,線路或者其它元件的串 聯(lián)阻抗, 比以線路對地導(dǎo)納表示的并聯(lián)阻抗小得多。 因此在小電流接地選線問題的研究中, 忽略這些串聯(lián)阻抗,主要分析各相對地的電容電流組成的回路。如圖 2-1所示的簡單網(wǎng)絡(luò),在正常運(yùn)行時(shí),忽略電源和線路壓降,三相各相對地電容C 相等。在相電壓的作用下,每相都有一超前于相電壓 90°的電容電流注入地中。由于三 相電壓對稱, 無零序電壓; 忽略三相負(fù)載不對稱產(chǎn)生的不平衡電流, 三相電流之和等

44、于零, 無零序電流。即: 0U =31(A U +B U +C U =0 (2.1 0I =31(A I +B I +C I =0 (2.2 在如圖 2-1所示的小電流接地系統(tǒng)(中性點(diǎn)不接地 d 點(diǎn)發(fā)生 A 相金屬性接地時(shí),其向量圖如圖 2-2所示,用 A E 、 B E 、 CE 表示電源的各相電動勢。 圖 2-2 A相接地時(shí)向量圖各相對地電壓為AU =0 (2.3 B U =AB E E -=A E 3e -150j (2.4 C U =C E -AE =A E 3e 150j (2.5可見,故障相電壓為零,非故障相對地電壓升高為原來的 3倍。因此,系統(tǒng)的零序 電壓為0U =31(A U

45、+B U +C U =31(0 +B U +C U =-AE (2.6 各相對地電容電流為B I =0C j U B =j A E C 03e -150j (2.7C I =0C J U C =jAE C 03e 150j (2.8A I =-(B I +C I =j 3AE C 0 (2.9 用 E 相電動勢的有效值,則 A I 、 B I 、 C I 的有效值為I=30C E (2.10B I =C I =30C E (2.11故障線路始端的零序電流為零,即30I =A I +B I +C I =A I +(-A I =0 (2.12由此可見,對于單條線路,當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí),流過故障線路的

46、零序電流為零,所以 零序電流保護(hù)不起作用。2.2.3 中性點(diǎn)不接地方式系統(tǒng)特點(diǎn)中性點(diǎn)不接地方式對于低壓配電網(wǎng)具有運(yùn)行維護(hù)簡單、經(jīng)濟(jì),單相接地時(shí)允許帶故障 運(yùn)行兩個(gè)小時(shí),供電連續(xù)性好等優(yōu)點(diǎn)。目前,國內(nèi) 35kV 以下電網(wǎng)還采用該運(yùn)行方式,在 該運(yùn)行方式下,接地電流為線路及設(shè)備的電容電流。但是,由于該方式對電網(wǎng)電容電流及 負(fù)荷水平有嚴(yán)格的限制,超過一定數(shù)值后將引起電弧接地過電壓,故該方式已經(jīng)不再適合 配電網(wǎng)的發(fā)展。中性點(diǎn)不接地方式的主要缺陷有: 對電容電流有嚴(yán)格的要求,根據(jù)電力規(guī)程,對 35kV 及以下系統(tǒng),規(guī)定當(dāng) 310kV 電網(wǎng)電容電流小于 30A , 20kV 以上電網(wǎng)電容電流小于 10A

47、時(shí),可采用中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方 式。 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí),中性點(diǎn)電位偏移,過電壓水平高,持續(xù)的時(shí) 間長。而目前在我國隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中大量采用電流和各類封閉組合電器,甚 至進(jìn)口設(shè)備,這些設(shè)備一般絕緣水平一般較低,且一旦被擊穿很難修復(fù),因而不宜帶單相 接地故障持續(xù)進(jìn)行。 單相接地時(shí),避雷器長時(shí)間在工頻過電壓下運(yùn)行,易發(fā)生損壞,甚至爆炸。目前 采用提高氧化鋅避雷器運(yùn)行電壓的方法,可以避免爆炸事故的發(fā)生,但這并不經(jīng)濟(jì),因而 這種接線方式不利于無間隙氧化鋅避雷器的推廣使用。 從保證人身安全的角度來說,不宜采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)來保證供電連續(xù)性。 11 2.2.4 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方

48、式近年來我國城市配電網(wǎng)發(fā)展較快,電力電纜在城市配電網(wǎng)中大量使用,配電網(wǎng)的對地 電容電流迅速增大, 單相接地電弧難以自行熄滅。 隨著網(wǎng)絡(luò)的延伸, 電容電流也愈益增大, 以致完全有可能使接地點(diǎn)電弧不能自行熄滅并引起弧光接地過電壓,甚至發(fā)展成嚴(yán)重的系 統(tǒng)性事故。采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式,即在中性點(diǎn)和大地之間接入一個(gè)電感消弧線 圈。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式通常稱為諧振接地方式,該接地方式將帶氣隙的感抗可調(diào) 的電抗器接在系統(tǒng)中性點(diǎn)和地之間,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí),消弧線圈的電感電流能 夠基本補(bǔ)償電網(wǎng)的接地電容電流,使故障點(diǎn)的接地電流變?yōu)閿?shù)值顯著減小的殘余電流,殘 余電流的接地電弧就容易熄滅。由于消

49、弧線圈的作用,當(dāng)殘流過零熄弧后,降低了恢復(fù)電 壓的初速度,延長了故障相電壓的恢復(fù)時(shí)間,并限制了恢復(fù)電壓的最大值,從而可以避免 接地電弧的重燃,達(dá)到徹底熄弧的目的。因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式的可靠性大大的 高于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)運(yùn)行方式。隨著工農(nóng)業(yè)、城市建設(shè)的迅速發(fā)展,大容量負(fù)荷中 心的增多及城網(wǎng)建設(shè)電纜化, 不但每個(gè)站得出現(xiàn)增多了, 而且架空線路逐步為電纜所代替, 單相接地電容電流相應(yīng)增大,因弧光不能自動熄滅而產(chǎn)生相間短路或因間歇性弧光引起的 過電壓事故也增多,為提高供電可靠性,按有關(guān)規(guī)程規(guī)定,以架空線路為主的 10kV 系統(tǒng) 電容電流超過 10A 以上者,必須改為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的補(bǔ)

50、償方式。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式中, 消弧線圈的運(yùn)行要求比較苛刻, 如果補(bǔ)償過多或過少, 使得接地殘流過大,則不易消弧,而剛好完全補(bǔ)償,則容易產(chǎn)生諧振過電壓,而且由于消 弧線圈的補(bǔ)償,接地殘流過小,接地故障辨別、故障選線困難。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相故障時(shí), 由于接地點(diǎn)殘流很小,且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補(bǔ)償狀態(tài),故障線路和健全線 路流過的零序電流方向相同, 故零序過電流、 零序方向保護(hù)無法檢測出已接地的故障線路。 因目前運(yùn)行在電網(wǎng)的消弧線圈大多為手動調(diào)閘的結(jié)構(gòu),必須在退出運(yùn)行時(shí)才能調(diào)整,也沒 有在線實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)單相接地電容電流的設(shè)備,故在退出運(yùn)行中不能根據(jù)電網(wǎng)電容電流的 變化及時(shí)調(diào)節(jié),所以不能很

51、好地起到補(bǔ)償作用,仍出現(xiàn)弧光不能自行熄滅及過電壓問題。 不過,由于微機(jī)接地保護(hù)和微機(jī)選線裝置的出現(xiàn),尤其是近年來,自動調(diào)節(jié)消弧裝置 的出現(xiàn),使得經(jīng)消弧線圈接地方式存在的這些問題有了很好的解決,它能夠在單相接地故 障發(fā)生時(shí),精確補(bǔ)償系統(tǒng)電容電流,有效熄滅接地點(diǎn)的電弧,使得單相接地故障不致發(fā)展 為相間短路而引起線路跳閘,從而保證了設(shè)備安全和可靠供電?？梢?中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧 線圈接地的電網(wǎng)具有很高的運(yùn)行可靠性。2.2.5 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式運(yùn)行狀況分析中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地的電流分布如圖 2-3所示。 12圖 2-3 諧振接地單相接地故障時(shí)電流分布假設(shè)某個(gè)時(shí)刻線路 2發(fā)生了單相金屬性

52、接地故障, A 相某點(diǎn)接地,對地電容被短接, 各電壓、電流的相量關(guān)系如圖 2-4所示。 bE cI b圖 2-4單相接地故障電壓、電流相量圖其中, A 相對地電壓變?yōu)榱?非故障相 B 相和 C 相電壓分別變?yōu)橄鄬?A 相的線電壓, 幅值升高至 3倍,中性點(diǎn)電壓由零上升為 -a U 。 故障點(diǎn)零序電壓為:0f U =31(ag U +bg U +cg U =-aE (2.13若忽略負(fù)載不對稱引起的不平衡電流及對地電容電流在線路及電源阻抗上的電壓降, 則在整個(gè)系統(tǒng)中, A 相對地電壓均為零,非故障相電壓幅值升高至 3倍,即對地電容電也 隨之升高至 3倍。同時(shí),消弧線圈的電感電流經(jīng)故障點(diǎn)沿故障線返回,因此故障點(diǎn)的電 流增加一個(gè)電感分量的電流 L I , 則如圖 2.1所示流過故障點(diǎn)的電流是電網(wǎng)中所有非故障相 對地電容電流與消弧線圈電感電流之和:Lc b c b L c f I I I I I I I I -=-=2211aE LC j 13(0-= (2.14其中 02010C C C +=為電網(wǎng)單相對地所有電容的總和,式 2.14表明,流過故障點(diǎn)的電 流數(shù)值為正常運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)三相對地電容電流與消弧線圈電感電流之和, 由于 L I 與 I 反 相,因此故障點(diǎn)電流將因增加了消弧線圈而減少。非故障線路始端的零序電流為:01I =31(al