用電10kV中性點接地方式的研究目錄TOC\o"1-3"\h\u21859用電10kV中性點接地方式的研究 1274931.1.1電容電流的測量 182111.1.2線路參數(shù)的計算 2288271.2用電10kV電網(wǎng)單相接地故障分析 4315501.2.1中性點不接地方式 4201761.2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地方式 62811.2.3中性點經(jīng)電阻接地 11為了深入研究10kV電網(wǎng)的運行狀況,以抽水蓄電站為主要研究對象,建立了電網(wǎng)運營模型。通過數(shù)值分析和運算方法來模擬電網(wǎng)實際運營情況,并在MATLAB軟件中搭建起故障點仿真模型,對不同的接地電路方式下發(fā)生故障點的電流和輸出電壓等情況進行了分析。1.1用電10kV電網(wǎng)的接線圖如同4-1所示的10kV電力系統(tǒng)接線圖,該接線圖中分別采用兩臺高壓變壓器。其一次側(cè)和二次側(cè)的電壓比分別為18kV/10kV,變壓器的接線容量為2100kVA。每臺變壓器獨立工作，根據(jù)電網(wǎng)的負荷進行運作，其電纜和架空線路進行輸出的過程中，線路的參數(shù)使用π型電路進行等值計算。1.1.1電容電流的測量電力系統(tǒng)在一次或多次發(fā)生的單相故障后,所產(chǎn)生的接地電容和電流的影響大小有利于選擇該類型的消弧線圈和參數(shù)具有重要的作用。為近似估算,可以用直接法、間接法和估計法等方式近似計算得出流經(jīng)電容器的電流。目前,采用直接接地法來測量電容的電流,就是需要人為地使得電力系統(tǒng)之間發(fā)生一個單相接地,而且該電力系統(tǒng)本身作為一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)生單相接地短路時容易發(fā)生事故，使得設(shè)備損壞，對電力人員產(chǎn)生危害。因此，間接法的測量成為了當(dāng)前常用的方式，并且在該種方式中在中性點處一般采用相對低外加電容法。根據(jù)抽水蓄能電站的測試，10kV側(cè)的電容所流過的電流大小為23.16A。圖4-110kV電網(wǎng)接線示意圖1.1.2線路參數(shù)的計算由于供電線路的長度和尺寸無法能夠進行精確的測量，根據(jù)LGJ-120進行參數(shù)的計算，并由電力工程手冊查閱可得線路的阻值和電抗的大小為：由此可得供電線路的電容電流為：式中：—電網(wǎng)的額定電壓—供電線路電容所流過的電流大小—供電線路的長度則電容電流的大小為：供電線路的電容計算公式為：式中：—電網(wǎng)的線電壓—導(dǎo)線的橫截面積通過查閱手冊和計算，電纜的相關(guān)參數(shù)如表4-1所示。表4-1單位長度電纜的電抗、電阻、電容電流電纜型號YJV22-250.0940.7400.591YJV22-500.0820.3900.755YJV22-700.0790.2800.884YJV22-950.0760.2001.043對于由于電力設(shè)備所引起的電容電流值的增大，可按表4-2進行估算。表4-2電容電流增值表電壓(kV)610153660110增值(%)16171413119此外，在10kV抽水蓄能式電站架空線路上的電容所產(chǎn)生的電流大小如下表4-3所示。表4-3架空線路所產(chǎn)生的電容電流線路編號架空線路長度(m)電容電流值(A)L10133540.111L10219990.066L20142700.141L20224470.081總計76240.399在10kV電站中根據(jù)不同的電纜型號得到的各種電纜長度和電容電流的大小如表4-4所示。表4-4電纜線路的電容電流電纜型號電纜長度(m)電纜電容電流(A)YJV22-2534732.05YJV22-5059151.47YJV22-702180.19YJC22-9560946.36總計1570013.071.2用電10kV電網(wǎng)單相接地故障分析接下來將針對10kV蓄能抽水電站用電側(cè)使用不同的中性點接地方式，其所產(chǎn)生的過電壓、故障電流等問題進行深入的分析。由于電力系統(tǒng)發(fā)生故障時的基本性能和特點都是始終保持不變的,因此,將對其中一條供電電纜線路的L201線路進行一次單相接地的故障仿真和分析。在MATLAB仿真模型中，發(fā)生故障點的時間長設(shè)置為0.2~0.4S，運行仿真模型后，得出故障點的電流、電壓以及非故障相的運行情況。1.2.1中性點不接地方式中性點不接地的仿真模型如圖4-2所示。根據(jù)仿真運行結(jié)果，故障點的電流波形如圖4-3所示。中性點電壓的波形如圖4-4所示。非故障相的電壓波形如圖4-5所示。當(dāng)故障點的過渡電阻不相同時，其仿真數(shù)據(jù)如表4-5所示。圖4-2中性點不接地的仿真模型圖4-3故障點的電流波形圖4-4中性點電壓圖4-5非故障相的電壓波形表4-5接地點不接地時的仿真數(shù)據(jù)故障點過渡電阻(Ω)B相電壓C相電壓中性點電壓故障點電流(A)01.531.640.632183.1261.331.390.618176.24121.201.210.601165.431101.141.160.511121.9821001.011.030.0515102.21可以清楚地看出,隨著過渡電阻的加大,故障地點的電流會逐漸變小。中性點的電壓變小，一旦過渡電阻為零阻抗時，所產(chǎn)生的故障點電流對電力系統(tǒng)的危害最大。1.2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地方式中性點經(jīng)消弧后的線圈進行接地仿真模型結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。由于經(jīng)過消弧后對線圈進行補償?shù)耐緩街饕腥垦a償、欠補償和一次性補償,因此,將消弧線圈進行補償度選擇為0%、-15%、+30%。根據(jù)仿真運行結(jié)果，中性點經(jīng)消弧線圈采用全補償?shù)姆绞綍r，故障點的電流波形如圖4-6所示。圖4-6中性點經(jīng)消弧線圈接地的仿真模型故障點的電流波形如圖4-7所示。中性點電壓的波形如圖4-8所示。非故障相的電壓波形如圖4-9所示。圖4-7故障點的電流波形圖4-8中性點電壓的波形圖4-9非故障相的電壓波形欠補償時，中性點的故障點電流波形如圖4-10所示。圖4-10中性點的故障點電流波形中性點電壓的波形如圖4-11所示。圖4-11中性點電壓的波形非故障相的電壓波形如圖4-12所示。圖4-12非故障相的電壓波形過補償時，故障點電流波形如圖4-13所示。圖4-13故障點電流波形中性點電壓的波形如圖4-14所示。圖4-14中性點電壓的波形中性點經(jīng)消弧線圈接地時，不同補償度的仿真數(shù)據(jù)如表4-6所示。表4-6經(jīng)消弧線圈的仿真數(shù)據(jù)補償度B相電壓C相電壓中性點電壓故障點殘流-30%1.3261.3970.75811.3-15%1.3211.3480.71212.301.3141.3410.6148.215%1.2941.3110.58512.230%1.2781.2880.53113.3非故障相的電壓波形如圖4-15所示。圖4-15非故障相的電壓波形1.2.3中性點經(jīng)電阻接地中性點經(jīng)電阻接地的仿真模型如圖4-16所示。其中，電阻阻值為500Ω。圖4-16中性點經(jīng)電阻接地的仿真模型根據(jù)仿真運行結(jié)果，故障點的電流波形如圖4-17所示。圖4-17故障點的電流波形中性點電壓的波形如圖4-18所示。圖4-18中性點電壓的波形非故障相的電壓波形如圖4-19所示。圖4-19非故障相的電壓波形當(dāng)中性點接入電阻的阻值不相同時，其仿真數(shù)據(jù)如表4-7所示。表4-7中性點接入不同電阻阻值的仿真數(shù)據(jù)中性點接入的電阻(Ω)B相電壓C相電壓中性點電壓故障點電流(A)101.161.220.147189.5501.191.250.261112.01001.221.320,29081.32001.241.410.33159.15001.261.450.41838