基于MATLAB的配電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地方式仿真分析

基于MATLAB的配電網(wǎng)中性點經(jīng)高阻接地方式仿真分析

張書偉韓宇龍趙麗萍

(國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司，河北 張家口 075000)

摘要：通過對3種小電流接地方式包括中性點不接地方式、中性點經(jīng)消弧線圈接地方式和中性點經(jīng)高阻接地方式進行MATLAB的仿真對比，分析了經(jīng)高阻接地方式的優(yōu)缺點。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng)；中性點；接地方式；MATLAB仿真

收稿日期：2015-05-29

作者簡介：張書偉(1986—)，男，河北廊坊人，助理工程師，研究方向：配網(wǎng)自動化。

1中性點接地方式比較

1.1中性點不接地方式

1.2中性點經(jīng)消弧線圈接地方式

電纜線路數(shù)量的增長直接導(dǎo)致了配電網(wǎng)對地電容電流急速增大，此時采用中性點不接地方式將對配電網(wǎng)的安全可靠運行和電能質(zhì)量造成嚴重影響，因此對地電容電流不斷增大對我國電力設(shè)備的絕緣性能和繼電保護設(shè)備的布置提出了更高的要求。標(biāo)準規(guī)定：“當(dāng)電力系統(tǒng)電容電流超過10 A時，中性點須經(jīng)消弧線圈接地?！敝行渣c經(jīng)消弧線圈接地方式具備中性點不接地方式的全部優(yōu)點，同時可使電磁兼容性、電力設(shè)備保護、供電可靠性、對通信系統(tǒng)的擾動有不同程度的改善。

1.3中性點經(jīng)高阻接地方式

DL/T620—1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》針對經(jīng)高阻接地是這樣定義的：“高電阻接地的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合R0≤XC0的準則，以限制由于電弧接地故障產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓。一般采用接地故障電流小于10 A。”采用經(jīng)高阻接地方式可以降低電弧重燃的幾率，在接地電流通過零點時，電弧暫時性熄滅，電阻器釋放間歇性弧光接地過電壓的電磁能量，延緩了故障相電壓的恢復(fù)；對于借助接地故障電流方向或大小來進行故障選線的保護而言，高電阻接地方式更容易進行繼電保護和故障選線。不過，電阻器由于流過故障電流而消耗的能量可達幾十千瓦，需考慮通風(fēng)散熱。

2基于MATLAB的高阻接地方式仿真

為了能更好地了解中性點經(jīng)高阻接地方式的優(yōu)缺點，并且比較直觀地比較3種接地方式在單相接地故障情況下的運行特點，在Simulink內(nèi)搭建配電網(wǎng)模型，主要涉及的模塊有無窮大功率電源、三相變壓器、接地變壓器、示波器、電力線路模型、接地故障模型、電力系統(tǒng)圖形用戶界面等。配電網(wǎng)仿真模型如圖1所示。

圖1　配電網(wǎng)仿真模型

2.1中性點不接地方式單相接地故障仿真

圖2　中性點不接地方式下故障點接地電流波形示意圖

2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地方式單相接地故障仿真

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)線路L的A相發(fā)生單相接地故障時，與中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障情況相同。系統(tǒng)中線路L非故障相相電壓都升高為線電壓，故障相電壓變?yōu)?，但三相導(dǎo)線之間的線電壓仍然平衡。如圖3所示，通過與中性點不接地方式比較發(fā)現(xiàn)，在單相接地故障的暫態(tài)過程結(jié)束后，故障點的接地電流變得較小，說明消弧線圈的補償作用是十分明顯的。

圖3　中性點經(jīng)消弧線圈接地方式下故障點接地電流波形示意圖

2.3中性點經(jīng)高阻接地方式單相接地故障仿真

在線路L發(fā)生A相接地故障時，與中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障情況相同。通過圖2、圖3和圖4的對比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高阻接地方式的故障點接地電流要比經(jīng)消弧線圈接地方式大，比不接地方式小，因為其故障點接地電流中不僅有電容電流而且有較大的電阻電流，但經(jīng)高阻接地方式可以縮短接地電流和零序電流暫態(tài)過程的時間。

圖4　中性點經(jīng)高阻接地方式下故障點接地電流波形示意圖

由于經(jīng)高阻接地方式的故障點接地電流較大，容易對電氣

設(shè)備造成危害，所以它常用于電容電流較小的系統(tǒng)以及有選擇性的繼電保護和選線。

3結(jié)論

對比圖2、圖3、圖4發(fā)現(xiàn)，在相同的仿真條件下，從單相接地電流的角度來看，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)最小，高阻其次，不接地最大；從防止諧振過電壓的角度來看，高阻接地比其他兩種方式都要好，它打破了形成諧振回路的條件，能夠避免諧振過電壓的產(chǎn)生。

[參考文獻]

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