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中性点接地问题的 MAT LAB 仿真与分析

时间:2022-08-18 03:30:00 电网中性点接地电阻3143接地电阻表

摘要:介绍了中压电网的中性点接地方法 , 通过 M A T LAB 该软件模拟了不同接地方式下的电网, 并重点分析其稳态和暂态特性。

关键词:电网;中性点接地;Matlab仿真

1 引言

电力系统的中性点接地方力系统的中性点接地方式, 中国常用的中压电网有3种 种方式 :不接地 、通过消弧线圈和电阻接地。

当电力系统正常运行时, 不同中性点的接地方式及其差异, 基本没有反映。可是, 当系统发生单相接地故障时, 其特性受接地方式的影响很大。由于中性点接地方式的不同, 非故障相工频电压的升高也不同于单相接地故障电流。通常, 不同接地方式系统的基本者的具体值表示。而且在接地故障的瞬间, 不同接地系统产生的过电压也不同。所以, 要分析其稳态和暂态特性。

  1. 稳态特性

在稳态分析中, 主要计算单接地电流的周期分量和非故障相的电压。分析计算不对称短路故障时, 对称分量法通常采用。

对于运行中的电力系统, 若按无限大考虑电源容量, 负序阻抗应等于正序阻抗。网络的正、负、零序等值电路(如图所示1示),可以找到非故障相电压和单相接地电流的一般表达式。

非故障相电压:

图 1 序网等值回路

    1. 正序网、负序网和零序网;(b)零序等值电路

中压电网接地方式不同, 在分析其特点后, 将单相接地后的相关稳态特性归纳为表1 。

  1. 暂态特性

当电网发生单相短路时, 有一个临时过程,从正常工作状态切换到故障状态, 使健全相产生过电压, 并提高电路中的接地电流。选择电网接地方式时, 故障过电压和接地电流的值更为重要

考虑因素。使用本文MATLAB 不同电网的软件单

模拟接地故障。在模型中, 线路采用分

布参数模块, 没有交叉换位, 电源、变压器和负载

单相接地电流:

都是对称的, 模拟模型如图所示 2 所示。

3.3中性点通过电阻接地

网络安全供电, 在中性点接入一电阻器, 间歇电弧接地过电压可限制, 限制单相接地电流使其小于三相短路电流, 并且可以限制通信干扰。根据不同的目的, 电阻值也不同, 因此,暂态特性不同, 具体分析可以通过仿真进行, 此处暂不作详述。

  1. 计算机仿真

在贵州省凯里地区 2003 年曾在城区 10 kV 避雷器受潮击穿引起的接地故障发生在线路上

3.2 中性点通过弧线圈接地

当补偿电网发生单相接地故障的瞬间, 流过故障点的临时接地电流由临时电容电流和临时电流 感应电流由两部分组成。补偿电网发生单相接地故。 障的瞬间, 等值电路如图所示 4 所示。分析流过故障点的临态电容电流 、以下公式可获得临时电感电流和临时接地电流。

图 4 计算单接地临态电流等效电路

暂态电容电流:

间歇电弧放电不考虑。

    1. 电流分析

消弧线圈不接入系统时, 其电容电流峰值为18.9A,波形如图5(a)示。添加消弧线圈进行补偿,波形如图5(b)所示。

可以分析波形:①包括短路电流 3 个分量:工频分量 、正弦振荡衰减的临态分量和指数衰减的临态分量, 与临时态分析中的公式一致。 ②消弧线圈可降低工频分量, 也就是说,接地故障电流的无功分量可以通过自动跟踪补偿来限制,从而实现理想的调整。但 是, 这种补偿原理不能补偿电流的剩余部分。这部分剩余电流包括:电弧线圈未能准确调整的电流无功分量, 由于电弧线圈和电网本身的有功损耗,电流有功分量, 由系统中的非线性元件产生的电流谐波分量。

    1. 电压分析

中性点通过消弧线圈接地系统, 与不接地系统相同, 相对地电压为零, 非故障相对地电压升高 三倍。但故障切除后, 即相当于串联谐振, 可见振荡过程, 由于阻尼电阻的作用, 电压逐渐恢复到稳态。如图所示 6 所示。

  1. 结论

本文针对中压电网 3 详细分析了单相接地故障时的稳态和暂态, 并通

图 6 谐振接地系统单相故障时的电压波形

MATLAB 该软件验证了谐振接地系统的补偿作用。在实际工作中, 无论城市电网中性点采用不接地、消弧线圈接地, 或者电阻接地, 各有优缺点, 从实际出发, 权衡利弊。选择时, 通过MAT- LAB 模拟实际系统的软件可以提供更好的依据。

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