1、畢葉設(shè)計(jì)(文學(xué)論)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障模擬與分析部門：機(jī)電信息研究所專業(yè)名稱：電氣工程和自動(dòng)化學(xué)生姓名：學(xué)生編號(hào)：講師的姓名和頭銜：完成日期：2011年12月10日論文題目：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的仿真與分析專業(yè)：電氣工程和自動(dòng)化名字：趙娜(簽名):教員：王慶亮(簽名):摘要我國(guó)3 66kv中低壓配電網(wǎng)大多采用非有效中性點(diǎn)接地方式，俗稱小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障是一種常見的故障形式，占所有網(wǎng)絡(luò)故障的80%以上。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，故障相電壓為零，非故障相電壓升至線電壓，但三相電壓仍然對(duì)稱，系統(tǒng)可以帶故障運(yùn)行1-2h，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。但是，為了避免事故擴(kuò)大和設(shè)備損壞，

2、必須盡快查明故障相并排除故障。由于故障電流小、電弧不穩(wěn)定等原因，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障難以檢測(cè)。接地線的選擇一直沒(méi)有得到很好的解決，嚴(yán)重阻礙了供電可靠性和自動(dòng)化水平的提高。因此，研究小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的特點(diǎn)，不僅有助于快速準(zhǔn)確地定位配電線路單相接地故障、線路修復(fù)和可靠供電，而且對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。本文首先簡(jiǎn)要介紹了電力系統(tǒng)的各種中性點(diǎn)接線方式，分析了小電流接地系統(tǒng)兩種不同中性點(diǎn)接線方式的基本原理和運(yùn)行特點(diǎn)，并對(duì)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)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電量的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的分析方

3、法，總結(jié)和討論了小電流接地系統(tǒng)正常時(shí)各相電壓和電流的一些基本現(xiàn)象和基本規(guī)律。單相接地故障發(fā)生后，系統(tǒng)電壓和電流、相對(duì)接地電容電流和系統(tǒng)零序電壓的變化。利用Matlab仿真軟件建立了小電流接地系統(tǒng)單相接地故障仿真模型。分別對(duì)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)行了仿真。通過(guò)設(shè)置統(tǒng)一的線路參數(shù)和仿真參數(shù)，給出了線路主要參數(shù)的仿真結(jié)果和波形圖。最后，根據(jù)仿真結(jié)果，得出了重要結(jié)論和今后需要注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；單相接地故障；Matlab仿真主題：?jiǎn)蜗嘟拥毓收系姆抡媾c分析小電流接地系統(tǒng)專業(yè)：電氣工程和自動(dòng)化姓名：趙娜(簽名):教員：王慶亮(簽名):摘要我國(guó)366kV配電網(wǎng)廣泛采用中

4、性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，也稱小電流接地系統(tǒng)，其中單相接地故障發(fā)生頻率最高，幾乎占系統(tǒng)故障總數(shù)的80%。在故障發(fā)生期間，接地相的電壓降至零，未接地相的電壓升至線路電壓，在故障條件下仍然是對(duì)稱的，系統(tǒng)可以保持運(yùn)行兩個(gè)小時(shí)。然而，必須快速檢測(cè)故障線路，以避免更嚴(yán)重的故障和損壞設(shè)備。故障線路檢測(cè)是一個(gè)難題，特別是在諧振接地電力系統(tǒng)中，由于故障電流小和電弧效應(yīng)等原因。因此，對(duì)故障線路檢測(cè)的研究是非常必要和有價(jià)值的。本文首先介紹了電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接線方式，分析了兩種方式的基本原理及其功能特點(diǎn)，并對(duì)各種方式的參數(shù)進(jìn)行了綜合比較。本文分析了小電流接地系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過(guò)程，特別是諧振接地系統(tǒng)。本文對(duì)小電流接地系統(tǒng)進(jìn)行

5、了建模和仿真。此外，本文還建立了一個(gè)統(tǒng)一的間接接地系統(tǒng)仿真模型，用Matlab的Simulink軟件包設(shè)置了等值的線路參數(shù)和仿真參數(shù)。給出了主要參數(shù)rs的仿真結(jié)果和波形。最后，指出了間接接地系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題和今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：小電流接地系統(tǒng)；單相接地故障；Matlab內(nèi)容第一章小電流接地系統(tǒng)單相接地故障概述31.1本研究的背景和意義31.2接地方法的研究現(xiàn)狀31.2.1國(guó)外中性點(diǎn)接地方式發(fā)展概況31.2.2國(guó)內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地發(fā)展概況41.3論文的主要工作5第二章小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過(guò)程分析62.1電力系統(tǒng)的各種接線方法62.1.1電力系統(tǒng)中接線模式的分類62.1.2小電流接

6、地方式6的主要特點(diǎn)2.1.3小電流接地方式對(duì)選線的影響72.1.4配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢(shì)82.2小電流接地系統(tǒng)的兩種接地方式介紹92.2.1中性點(diǎn)接地方式9原理概述2.2.2中性點(diǎn)接地方式9的運(yùn)行分析2.2.3中性點(diǎn)接地方式11的系統(tǒng)特性2.2.4中性點(diǎn)通過(guò)消弧線圈12接地2.2.5消弧線圈13接地中性點(diǎn)運(yùn)行分析2.2.6中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)特性152.2.7兩種中性點(diǎn)接地方式的綜合比較162.2.8中性點(diǎn)通過(guò)高電阻接地162.3小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的穩(wěn)態(tài)分析172.4小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的暫態(tài)分析202.4.1瞬變時(shí)間20時(shí)的容性電流2.4.2瞬態(tài)時(shí)的感應(yīng)電流212.4.

7、3瞬態(tài)時(shí)間22的故障特征2.5本章概述23第三章小電流接地系統(tǒng)的MATLAB建模與分析243.1 MATLAB在電力系統(tǒng)24中的應(yīng)用3 . 1 . 1 MATLAB 24簡(jiǎn)介3 . 1 . 2 simpower system 25簡(jiǎn)介3.1.3通用組件263.1.4系統(tǒng)建設(shè)3.2小電流接地系統(tǒng)30仿真模型的構(gòu)建3.2.1中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的模擬和計(jì)算303.2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真和計(jì)算353.3主要研究結(jié)論363.3.1中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的仿真結(jié)果和分析363.3.2消弧線圈41中性點(diǎn)接地系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析3.4本章概述45第4章結(jié)論和展望464.1主要研究結(jié)論464.2需要解決的問(wèn)題和

8、前景47參考文獻(xiàn)48謝謝你50英鎊介紹電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電、供電、用電等一次能源轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備和技術(shù)組成的統(tǒng)一整體。電能從發(fā)電廠通過(guò)高壓輸電網(wǎng)經(jīng)各變電站輸送到電力用戶側(cè)，然后通過(guò)配電網(wǎng)供應(yīng)給用戶。一般來(lái)說(shuō)，電壓等級(jí)在110千伏以上的電網(wǎng)屬于輸電網(wǎng)，電壓等級(jí)在6至6 66千伏之間的屬于配電網(wǎng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，作為電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的終端，與用戶直接相連。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，絕緣水平、通信干擾、接地保護(hù)方式、電壓水平、系統(tǒng)接線和系統(tǒng)穩(wěn)定性等綜合問(wèn)題涉及到何種接地。中壓配電網(wǎng)通常采用中性點(diǎn)不直接接地。中性點(diǎn)接地方式

9、主要有四種，即中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地我國(guó)6 66kv配電網(wǎng)大部分屬于小電流接地系統(tǒng)。中性點(diǎn)通常不接地或通過(guò)消弧線圈接地。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，流過(guò)接地點(diǎn)的電流很小，這也稱為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。接地故障是指導(dǎo)體與地連接或?qū)Φ亟^緣電阻小于規(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)，由于外部因素(如雷擊、大風(fēng)、鳥等)的影響。)，配電網(wǎng)單相接地故障是配電網(wǎng)最常見的故障，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)，稱為小電流接地系統(tǒng)，因?yàn)樗荒苄纬傻妥杩苟搪?，而且接地電流很小。它的?yōu)點(diǎn)是，在大多數(shù)情況下，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，

10、它能自動(dòng)熄滅電弧并恢復(fù)絕緣。線路發(fā)生永久性單相金屬接地故障后，三相系統(tǒng)的線路電壓仍然對(duì)稱，大小和相位不變，但系統(tǒng)的接地電容對(duì)地短路，對(duì)地電壓變?yōu)榱?。為了防止兩相短路甚至三相電路因另一相接地而引起，單相故障必須在一定時(shí)間內(nèi)消除。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外電力領(lǐng)域的專家學(xué)者對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障做了大量的研究。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，過(guò)去使用的檢測(cè)原理主要基于故障期間產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)信號(hào)。然而，由于穩(wěn)態(tài)信號(hào)微弱，受外界因素和運(yùn)行方式的影響較大，在實(shí)際工程應(yīng)用中很難提取出有效的故障信號(hào)。此外，配電網(wǎng)故障復(fù)雜多變，如系統(tǒng)中性點(diǎn)補(bǔ)償程度、各出線長(zhǎng)度、故障點(diǎn)位置、過(guò)渡電阻大小、短路點(diǎn)電弧發(fā)展等。這些條件的組合使得在一

11、種故障條件下工作良好的設(shè)備可能在另一種故障條件下失效。因此，小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)看似簡(jiǎn)單易行，但實(shí)踐證明非常復(fù)雜，這也是一些國(guó)家不采用非有效中性點(diǎn)接地方式的主要原因之一。然而，小電流接地系統(tǒng)畢竟具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在中國(guó)和其他國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。準(zhǔn)確識(shí)別故障線路已成為當(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)域的巨型組合電力系統(tǒng)。配電網(wǎng)也是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，包括許多變壓器、輸電線路、電力負(fù)載和其他具有不同電壓水平的設(shè)備。在這種情況下，很難滿足進(jìn)行許多電力研究實(shí)驗(yàn)的條件，并且系統(tǒng)的安全運(yùn)行不允許進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和故障分析往往離不開仿真研究。目前，對(duì)于小電流接地系統(tǒng)的仿真

12、研究，采用計(jì)算機(jī)仿真程序建立數(shù)學(xué)模型，并設(shè)置仿真參數(shù)進(jìn)行離線仿真，以獲得零序電流和零序電壓的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)值。因此，利用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)學(xué)模型、一致的仿真參數(shù)和MATLAB程序作為同一個(gè)仿真平臺(tái)，對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障進(jìn)行分析具有現(xiàn)實(shí)意義。3第一章小電流接地系統(tǒng)單相接地故障概述1.1研究的背景和意義目前，小電流接地系統(tǒng)在世界各地的配電網(wǎng)中應(yīng)用最多，可分為高阻中性點(diǎn)接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和消弧線圈中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，作為電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的終端，與用戶直接相連。一方面，它直接反映了用戶的供電可靠性和電能質(zhì)量；另一方面，由于低電壓等級(jí)和缺乏有效的優(yōu)化運(yùn)行方法，配電網(wǎng)的功率損耗普遍增加，是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)巨大的潛在挖潛用戶。我國(guó)大多數(shù)3 66kv電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地或消弧線圈接地運(yùn)行方式，即小電流接地系統(tǒng)。在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是