【正文】 （d）中性點(diǎn)電流圖 37 中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地（200 ）系統(tǒng)仿真波形?表 36 中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的電壓和電流（接地點(diǎn)過渡電阻為 5 ）中性點(diǎn)接入電阻值（ ?）B 相電壓（ ?U）C 相電壓（ ?）中性點(diǎn)電壓（ ?U）中性點(diǎn)電流（A）故障點(diǎn)電流（A）10 20 50 100 200 500 1000 2022 ? 0 一般接地電阻大于 100 的為高電阻接地。從表 36 和圖 37 可以看出，當(dāng)?（ 為中性點(diǎn)接地電阻）時(shí)，非故障相工頻過電壓分別為 ?10nRn和 ，高電阻接地具有一定的抑制單相接地過電壓的能力，而且單相?U?接地電流和中性點(diǎn)電流不太大，有帶故障運(yùn)行的能力。平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文342．低電阻接地的仿真（a ）故障點(diǎn)三相電壓 （b）中性點(diǎn)電壓（c ）母線處三相電流平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文35（d）中性點(diǎn)電流圖 38 中性點(diǎn)經(jīng)低電阻接地（10 ）系統(tǒng)仿真波形?從表 36 和圖 39 可以看出，當(dāng) 時(shí)，非故障相工頻過電壓分別為?10nR 和 ，限制過電壓的能力非常好。接地點(diǎn)電流最大值為?U?，接地電流非常大，由于接地電流大，沒有帶故障運(yùn)行的能力，繼電保護(hù)設(shè)備只能動(dòng)作于線路跳閘。與中性點(diǎn)不接地方式相比，中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地優(yōu)勢(shì)并不突出。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（a ）故障點(diǎn)三相電壓平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文36（b）中性點(diǎn)電壓（c ）中性點(diǎn)電流（d）故障點(diǎn)電流圖 310 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地時(shí)系統(tǒng)仿真波形表 37 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電壓和電流接入電感（H）B 相電壓（ ?U）C 相電壓（ ?）中性點(diǎn)電壓（ ?U）中性點(diǎn)電流（A）故障點(diǎn)殘流（A）平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文37 根據(jù)對(duì)接入電感的不同進(jìn)行仿真，結(jié)果如表 37 所示，圖 310 為接入電感為 （H）時(shí)的仿真圖形。非故障相工頻過電壓分別為 和?U ，與中性點(diǎn)不接地時(shí)發(fā)生單相接地故障時(shí)的情況差不多，但接地點(diǎn)殘?U流很小，有利于電弧的熄滅。為了避免電網(wǎng)切除部分線路時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的串聯(lián)諧振過電壓，消弧線圈一般采用過補(bǔ)償方式。 本章小結(jié)通過對(duì)中性點(diǎn)各種不同接地方式對(duì)故障點(diǎn)及母線的影響仿真分析，根據(jù)MATLAB 仿真結(jié)果，得到如下結(jié)論：本章根據(jù)茅坪城鄉(xiāng)變電站中壓配電的現(xiàn)狀，對(duì)中性點(diǎn)的接地方式進(jìn)行了研究。運(yùn)用 MATLAB 仿真工具對(duì)中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)的基本運(yùn)行特性（即單相接地故障電流大小和非故障相工頻電壓的高低）做了仿真研究。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，非故障相的工頻電壓有可能會(huì)略微高過線電壓。單相故障點(diǎn)的電流如果超過小電流接地系統(tǒng)規(guī)定的上限 10A 時(shí)，接地電弧難于瞬間自行熄滅，應(yīng)轉(zhuǎn)變接地方式，而如果系統(tǒng)電容電流較小且能單相電弧自行熄滅，又容易電壓互感器的鐵心飽和激發(fā)中性點(diǎn)不穩(wěn)定過電壓。此種不穩(wěn)定過電壓引起電壓互感器燒毀與高壓熔絲熔斷等事故。所以不論從現(xiàn)狀還是從技術(shù)方面考慮，此種接地方式都不是很適宜的，并且由于所選用的茅坪變電站模型所算出電容電流值為 ，所以不能采用中性點(diǎn)不接地方式。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式對(duì)故障電壓具有明顯的抑制作用，但接地故障電流較大，有時(shí)會(huì)帶來很多麻煩和問題，如人身安全、設(shè)備安全和通信干擾等均需采取措施，而且運(yùn)行和維修費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增加，在一定的條件下具有可行性。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相比，因?yàn)閱蜗嘟拥毓收想娏黠@著減小，同時(shí)非故障相的工頻電壓升高又有所降低，而且也不存在中性點(diǎn)不穩(wěn)定過電壓等缺點(diǎn)，因此，其基本運(yùn)行特性明顯優(yōu)越。所以建議選用中性點(diǎn)經(jīng)消平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文38弧線圈接地方式。平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文38第四章 弧光過電壓 關(guān)于弧光接地過電壓的概念電力系統(tǒng)常見的內(nèi)部過電壓一般分為操作過電壓、諧振過電壓和弧光接地過電壓。操作過電壓是由開關(guān)操作引起；諧振過電壓是由系統(tǒng)電感和電容組成的諧振回路引起；弧光接地過電壓是由間歇性接地電弧引起。這些過電壓，與系統(tǒng)運(yùn)行電壓有直接關(guān)系，一般以額定相電壓的倍數(shù)來表示，通常是在系統(tǒng)操作或事故時(shí)產(chǎn)生的。弧光接地過電壓又稱間歇性弧光接地過電壓，是本章研究的重點(diǎn)。我國現(xiàn)有電力網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式有：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地三種，單相弧光接地引起的過電壓主要發(fā)生在中性點(diǎn)不接地的電力網(wǎng)中，在線路較短時(shí)，接地電流不大，許多臨時(shí)性的弧光接地故障，一般能夠迅速熄弧。但是，隨著線路的增長和工作電壓的升高，單相接地電流也隨之增大，許多弧光接地故障變得不能自動(dòng)熄滅；另一方面，由于接地電流不大，所以往往不能產(chǎn)生穩(wěn)定性的電弧，于是就形成了熄弧與電弧重燃相互交替的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種間歇性電弧現(xiàn)象引起了電力網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的瞬息改變，導(dǎo)致電磁能的強(qiáng)烈振蕩，并在非故障相以致故障相中產(chǎn)生嚴(yán)重的暫態(tài)過程過電壓，這就是弧光接地過電壓。 弧光接地過電壓對(duì)電氣設(shè)備絕緣的危害當(dāng) 10kV 中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時(shí)，非故障相電壓幅值可達(dá) 倍相電壓，系統(tǒng)中的電氣設(shè)備可以在這個(gè)電壓下安全運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生間3歇性弧光接地時(shí)，由于不穩(wěn)定的間歇性電弧多次不斷的熄滅和重燃，在故障相和非故障相的電感電容回路上會(huì)引起高頻振蕩過電壓，非故障相的過電壓幅值一般可達(dá) ～ 倍相電壓。這種過電壓是由于系統(tǒng)對(duì)地電容上電荷多次不斷的積累和重新再分配形成的，是斷續(xù)的瞬間發(fā)生的且幅值較高的過電壓，對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)備危害極大。而如果接地電流在高頻過零點(diǎn)熄弧或在電壓接近最大平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文39值時(shí)發(fā)生擊穿，這一過程電壓將會(huì)更高，曾經(jīng)記錄到超過 8 倍的過電壓。正是間歇性弧光接地引起的過電壓，才是電氣設(shè)備絕緣的主要威脅之一，其表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)隨著我國電網(wǎng)的發(fā)展，具有固體絕緣的電纜線路逐漸取代架空線路。由于固體絕緣擊穿的積累效應(yīng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相對(duì)弧光接地時(shí)，在 倍過電壓的持續(xù)作用下，造成電氣絕緣的積累性損傷，在非故障相的絕緣薄弱環(huán)節(jié)造成對(duì)地?fù)舸?，進(jìn)而發(fā)展成為相間短路事故。2)弧光接地過電壓還會(huì)使電壓互感器飽和而容易激發(fā)鐵磁諧振，導(dǎo)致過電壓或電壓互感器爆炸事故。3)弧光接地和鐵磁諧振過電壓的能量由電源提供，持續(xù)時(shí)間較長，當(dāng)過電壓超過避雷器所能承受的 400AZms 能量時(shí)，就會(huì)造成避雷器的爆炸事故。 限制弧光接地過電壓傳統(tǒng)措施的研究分析世界各國電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式都不盡相同，主要是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)，權(quán)衡利弊，因地制宜地選用。在電網(wǎng)發(fā)展的不同階段、不同的中性點(diǎn)接地方式的“利弊”是不同的，在電網(wǎng)發(fā)展初期，電容電流較小，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，一般以中性點(diǎn)不接地方式運(yùn)行為宜。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的缺點(diǎn)是發(fā)生單相接地時(shí)的故障電流隨著線路長度的增加和電力系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的提高而增大，這使高壓長線路的電弧接地故障難以自動(dòng)消除，產(chǎn)生弧光接地過電壓，有時(shí)甚至發(fā)展為兩相短路故障。為解決這個(gè)問題，傳統(tǒng)上有選擇了兩種解決方法:一是中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，以降低建弧率，減少跳閘；二是中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)電阻器接地，以快速將故障切除。這兩種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)各國電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式選擇有著深遠(yuǎn)影響。為了限制弧光接地過電壓，我國從二三十年代就應(yīng)用了消弧線圈。消弧線圈連接在供電變壓器的中性點(diǎn)，目的是使經(jīng)消弧線圈流入接地弧道的電感性電流抵消經(jīng)健全相流入該處的電容性電流，從而使接地電流大大減小。消弧線圈主要應(yīng)用在 10kV 供電系統(tǒng)中性點(diǎn)非直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地故障時(shí)，起熄滅電弧的作用。平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文40 中性點(diǎn)接地方式對(duì)弧光過電壓的影響隨著科技的不斷進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，無論是日常生活還是各個(gè)企事業(yè)單位，對(duì)電力系統(tǒng)供電的安全、可靠及穩(wěn)定要求越來越高，進(jìn)而對(duì)各種電壓等級(jí)電網(wǎng)的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)要求也日益提高，不言而喻，中性點(diǎn)接地方式的正確選擇及其在不同條件下的正常運(yùn)行就顯得越來越重要。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)很重要的綜合性問題，它不僅涉及到電網(wǎng)本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且對(duì)通訊干擾、人身安全有重要影響。電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式直接影響到：(1)供電的可靠性；(2) 線路和設(shè)備的絕緣水平；(3)單相短路電流對(duì)設(shè)備的損傷程度；(4) 繼電保護(hù)裝置的功能；(5)對(duì)通信和信號(hào)系統(tǒng)的影響等等。在過去，由于配電網(wǎng)容量比較小，主要采用不接地或經(jīng)消弧線圈接地，一般來說運(yùn)行狀況較好，在 80 年代中后期，有些城市和地區(qū)配電網(wǎng)的中性點(diǎn)采用了經(jīng)低電阻接地或高電阻接地方式，近年來各種不同形式的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償?shù)南【€圈開始在配電系統(tǒng)中運(yùn)行。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及面廣、與諸多因素有關(guān)的綜合問題，在不同地區(qū)、具有不同特點(diǎn)的配電網(wǎng)，在不同的發(fā)展階段，這些因素及要求都是不一樣的，而各種中性點(diǎn)接地方式和裝置都有一定的適用范圍和使用條件，為此，采用不同的中性點(diǎn)接地方式是很正常的。我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)正在加快建設(shè)與改造的速度，中性點(diǎn)接點(diǎn)方式對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展是重要的技術(shù)問題，引起了多方面的關(guān)注和重視。電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式并不是一成不變的，以世界各國的電網(wǎng)來說，早期既用過中性點(diǎn)不接地方式，也用過中性點(diǎn)直接接地方式。經(jīng)過長期的變遷，目前 10kV 電網(wǎng)采用較多的方式主要有不接地、經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)電阻接地等幾種。 弧光接地過電壓的形成及分析單相弧光接地引起的過電壓主要發(fā)生在中性點(diǎn)非直接接地的電力網(wǎng)中。單相接地是電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)頻率最高、最常見的故障形式。我國 6～66KV 電網(wǎng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式，大部分采用中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。在這些電網(wǎng)的運(yùn)行中，運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，出現(xiàn)單相接地后，允許帶平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文41接地點(diǎn)運(yùn)行的時(shí)間，一般不超過 120 分鐘。但隨著中低壓電網(wǎng)的擴(kuò)大，供電母線出線回路數(shù)增多，線路長度增加，特別是電力電纜線路的大量使用，使單相接地電容電流大幅度增加。當(dāng)電容電流增大到一定程度，單相接點(diǎn)接地電弧不能自動(dòng)熄滅，就可能出現(xiàn)接地點(diǎn)電弧時(shí)燃時(shí)滅的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種電弧重燃熄滅的間歇過程，導(dǎo)致電網(wǎng)中電感和電容回路的電磁振蕩，從而在同一電源供電的電網(wǎng)中產(chǎn)生電弧接地過電壓。 弧光接地過電壓及限制措施我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，3～35kV(含 10kV)的電網(wǎng)為非直接接地電網(wǎng)。此類電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，其余兩相的對(duì)地電壓將升高至線電壓( )，因而這類電網(wǎng)LU的各類電氣設(shè)備，如變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、線路等的一次側(cè)的對(duì)地絕緣水平，都應(yīng)滿足長期承受線電壓而不損壞的要求。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，10kV 電網(wǎng)屬于中低壓配電網(wǎng)，此類電網(wǎng)中內(nèi)部過電壓的絕對(duì)值不高，所以，危及電網(wǎng)絕緣安全的主要因素不是內(nèi)部過電壓，而是大氣(即雷電，下同)過電壓，因而長期以來采取的過電壓保護(hù)措施僅是防止大氣過電壓對(duì)設(shè)備的侵害。主要技術(shù)措施僅限于裝設(shè)各種類型的避雷器，其保護(hù)值較高，一般在為正常運(yùn)行時(shí)對(duì)地電壓的 倍以上，因而僅對(duì)保護(hù)雷電侵害有效，對(duì)于內(nèi)部過電壓不起任何作用。然而，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時(shí)，內(nèi)部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時(shí)產(chǎn)生的弧光接地過電壓及特殊條件下產(chǎn)生的鐵磁諧振過電壓成為這類電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴(yán)重。目前國外(國內(nèi)也有少數(shù)地區(qū)開始使用)對(duì)此類電網(wǎng)采取中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式，但這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)利用人為增加短路電流使斷路器速斷動(dòng)作直接將故障接地切除的方法，不能分辨出金屬性接地或弧光接地，擴(kuò)大了故障點(diǎn)的電流燒灼。并且在斷路器固有動(dòng)作時(shí)間內(nèi)的過電流無法有效限制。造成長時(shí)間、大面積的停電，從發(fā)展方面來講，是很不經(jīng)濟(jì)的?，F(xiàn)有運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，當(dāng)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，允許繼續(xù)運(yùn)行兩小時(shí)，如經(jīng)上級(jí)有關(guān)批準(zhǔn)，還可以延長。但規(guī)程對(duì)于“單相接地故障”的平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文42概念未做明確界定。如果單相接地故障為金屬性直接接地，則故障相的對(duì)地電壓降為零，其余兩健全相的對(duì)地電壓升高至線電壓，前面已經(jīng)指出，這類電網(wǎng)中的電氣設(shè)備在正常的情況下都應(yīng)承受這種過電壓而不損壞。但是，如果單相接地故障為弧光接地，則其過電壓的最高值可達(dá) 倍正常運(yùn)行相電壓的峰值，這么高的過電壓如果數(shù)小時(shí)作用于電網(wǎng)，勢(shì)必造成電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的積累性損傷，特別是在健全相的外絕緣薄弱點(diǎn)造成對(duì)地?fù)舸┻M(jìn)而引起發(fā)生相間短路的重大故障。隨著我國對(duì)城市及農(nóng)村電網(wǎng)大規(guī)模的技術(shù)改造，城市 10kV 配電網(wǎng)必將向電纜化發(fā)展，城郊結(jié)合農(nóng)村 35kV、10kV 電網(wǎng)也將進(jìn)一步擴(kuò)大，為了解決這類電網(wǎng)弧光接地產(chǎn)生過電壓的問題，國內(nèi)普遍采用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償式消弧線圈接地方式，沒有超脫中性點(diǎn)加裝消弧線圈的范疇，由于電網(wǎng)運(yùn)行方式的多樣化及弧光接地點(diǎn)的隨機(jī)性，消弧線圈要對(duì)電容電流進(jìn)行有效補(bǔ)償確有難度，并用正弦波的電感電流去抵消非正弦波的電弧電流時(shí)，高頻分量部分無法抵消。同時(shí)，消弧線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行可靠性差，投資大。目前城鄉(xiāng)電網(wǎng)的發(fā)展以及生產(chǎn)、生活對(duì)供電可靠性的要求越來越高，每次絕緣事故造成的危害及波及面勢(shì)必增加。從產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)理可知道:弧光接地過電壓主要是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)相對(duì)地的電容與相間的電容之間電荷充放電與電荷重新分布，造成電壓升高，而且在穩(wěn)定的單相接地時(shí)，非故障相電壓只能升高到 倍，即系統(tǒng)線電壓。為此引發(fā)一種新思路，為什么不把弧光3接地轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的單相金屬性接地？