【正文】 配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地、經(jīng)電纜接地、經(jīng)電抗接地3種方式并存至今。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，即瞬時間地故障電流應(yīng)降低到40～50A，同時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。1975年統(tǒng)計，11～33kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地占2%。 前蘇聯(lián)曾規(guī)定3～66kV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。[25] 接地方式研究現(xiàn)狀 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很有爭議的熱點(diǎn)。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。同時，長時間帶故障運(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。在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地是一種常見的臨時性故障，多發(fā)生在潮濕，多雨天氣。[3]第1章 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的概況 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)。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)。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。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。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，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)。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。一般來說，110kV以上電壓等級網(wǎng)絡(luò)屬于輸電網(wǎng)，6～66kV電壓等級屬于配電網(wǎng)。 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 Phase Grounding Fault for Small Current Grounded SystemSpecialty ：Electrical Engineering and AutomationName ：Zhao Na （Signature）： Instructor：Wang Qingliang （Signature）： Abstract Neutral noneffective grounded system is widely adopted in power distribute networks of 3～66kV in China, it also called small current grounded system, and the singlephasetoearth 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 under 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 resonancegrounded power system, because the small fault current 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 pares the parameters of each mode synthetically. This paper analyzes the steady and transient process of the small current grounded power system, especially on the resonancegrounded power system. The paper makes a model of the small current grounded system and simulates it. Furthermore, an unify simulated model of indirectly 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 development orientation in the future.Key words: Small current grounded system。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。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1～2h，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。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。 singlephase ground fault。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)中作為末端直接與用戶相聯(lián)系。[1]我國的6～66kV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，流過接地點(diǎn)的電流小，又稱中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。它的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生單相接地故障時多數(shù)情況下可以自動熄弧并恢復(fù)絕緣。發(fā)生單相接地故障時，以往采用的檢測原理大多是基于故障時產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)信號。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。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。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戶相聯(lián)系。發(fā)生單相接地故障時，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1～2h。長時間運(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。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。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。 美國在20世紀(jì)20年代中期到40年代中期，在22～70kV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，逐步取代了中性點(diǎn)不接地的運(yùn)行方式，一直延續(xù)至今。采用電阻接地方式一般限制接地電流數(shù)值為100～200A。20kV電網(wǎng)對地電容電流小于50A時，采用中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式；電容電流在50～200A之間，則在電阻器旁邊并聯(lián)補(bǔ)償電容器，及消弧線圈。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。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。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。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，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接地故障的跳閘，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 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，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)生單相接地故障時的情況，分別分析了故障時的穩(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。第2章 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過程分析 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)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。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)。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。③ 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?，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)生接地故障時及時、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。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。[4] 配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式是一個涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等多個方面的綜合問題。但在大電流接地方式下無論瞬時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。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)行需要在故障時和非故障時靈活的切換，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，是一種很有前途的新型接地方式，具有良好的應(yīng)用前景。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于：當(dāng)線路不太長時能自動消除單相接地故障，而不需要跳閘。為解決中性點(diǎn)不接地單相接地時引起的一些后果，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。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，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。在相電壓的作用下，每相都有一超前于相電壓90176。圖22 A相接地時向量圖各相對地電壓為 =0 （） ==e （） ==e （）可見，故障相電壓為零，非故障相對地電壓升高為原來的倍。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。 ③ 單相接地時，避雷器長時間在工頻過電壓下運(yùn)行，易發(fā)生損壞，甚至爆炸。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。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。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)行時才能調(diào)整，也沒有在線實(shí)時檢測電網(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調(diào)節(jié)，所以不能很好地起到補(bǔ)償作用，仍出現(xiàn)弧光不能自行熄滅及過電壓問題。圖23 諧振接地單相接地故障時電流分布假設(shè)某個時刻線路2發(fā)生了單相金屬性接地故障，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24所示。非故障線路始端的零序電流為： =(++)= (