【正文】 （d）中性點電流圖 37 中性點經(jīng)高電阻接地（200 ）系統(tǒng)仿真波形?表 36 中性點經(jīng)電阻接地的電壓和電流（接地點過渡電阻為 5 ）中性點接入電阻值（ ?）B 相電壓（ ?U）C 相電壓（ ?）中性點電壓（ ?U）中性點電流（A）故障點電流（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?（ 為中性點接地電阻）時，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?接地電流和中性點電流不太大，有帶故障運行的能力。平頂山工學院學士學位論文342．低電阻接地的仿真（a ）故障點三相電壓 （b）中性點電壓（c ）母線處三相電流平頂山工學院學士學位論文35（d）中性點電流圖 38 中性點經(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 時，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，沒有帶故障運行的能力，繼電保護設備只能動作于線路跳閘。與中性點不接地方式相比，中性點經(jīng)電阻接地優(yōu)勢并不突出。 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（a ）故障點三相電壓平頂山工學院學士學位論文36（b）中性點電壓（c ）中性點電流（d）故障點電流圖 310 中性點經(jīng)消弧線圈接地時系統(tǒng)仿真波形表 37 中性點經(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（ ?）中性點電壓（ ?U）中性點電流（A）故障點殘流（A）平頂山工學院學士學位論文37 根據(jù)對接入電感的不同進行仿真，結果如表 37 所示，圖 310 為接入電感為 （H）時的仿真圖形。非故障相工頻過電壓分別為 和?U ，與中性點不接地時發(fā)生單相接地故障時的情況差不多，但接地點殘?U流很小，有利于電弧的熄滅。為了避免電網(wǎng)切除部分線路時發(fā)生危險的串聯(lián)諧振過電壓，消弧線圈一般采用過補償方式。 本章小結通過對中性點各種不同接地方式對故障點及母線的影響仿真分析，根據(jù)MATLAB 仿真結果，得到如下結論：本章根據(jù)茅坪城鄉(xiāng)變電站中壓配電的現(xiàn)狀，對中性點的接地方式進行了研究。運用 MATLAB 仿真工具對中性點不接地、中性點經(jīng)電阻接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)的基本運行特性（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略微高過線電壓。單相故障點的電流如果超過小電流接地系統(tǒng)規(guī)定的上限 10A 時，接地電弧難于瞬間自行熄滅，應轉變接地方式，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不接地方式。中性點經(jīng)電阻接地方式對故障電壓具有明顯的抑制作用，但接地故障電流較大，有時會帶來很多麻煩和問題，如人身安全、設備安全和通信干擾等均需采取措施，而且運行和維修費用也會相應增加，在一定的條件下具有可行性。經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)與中性點不接地系統(tǒng)相比，因為單相接地故障電流顯著減小，同時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不穩(wěn)定過電壓等缺點，因此，其基本運行特性明顯優(yōu)越。所以建議選用中性點經(jīng)消平頂山工學院學士學位論文38弧線圈接地方式。平頂山工學院學士學位論文38第四章 弧光過電壓 關于弧光接地過電壓的概念電力系統(tǒng)常見的內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)運行電壓有直接關系，一般以額定相電壓的倍數(shù)來表示，通常是在系統(tǒng)操作或事故時產生的?；」饨拥剡^電壓又稱間歇性弧光接地過電壓，是本章研究的重點。我國現(xiàn)有電力網(wǎng)的中性點接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和中性點經(jīng)電阻接地三種，單相弧光接地引起的過電壓主要發(fā)生在中性點不接地的電力網(wǎng)中，在線路較短時，接地電流不大，許多臨時性的弧光接地故障，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熄滅；另一方面，由于接地電流不大，所以往往不能產生穩(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)運行狀態(tài)的瞬息改變，導致電磁能的強烈振蕩，并在非故障相以致故障相中產生嚴重的暫態(tài)過程過電壓，這就是弧光接地過電壓。 弧光接地過電壓對電氣設備絕緣的危害當 10kV 中性點非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相金屬性接地時，非故障相電壓幅值可達 倍相電壓，系統(tǒng)中的電氣設備可以在這個電壓下安全運行。當發(fā)生間3歇性弧光接地時，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引起高頻振蕩過電壓，非故障相的過電壓幅值一般可達 ～ 倍相電壓。這種過電壓是由于系統(tǒng)對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，對電力系統(tǒng)的設備危害極大。而如果接地電流在高頻過零點熄弧或在電壓接近最大平頂山工學院學士學位論文39值時發(fā)生擊穿，這一過程電壓將會更高，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，才是電氣設備絕緣的主要威脅之一，其表現(xiàn)在以下幾個方面：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，當系統(tǒng)發(fā)生單相對弧光接地時，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)造成對地擊穿，進而發(fā)展成為相間短路事故。2)弧光接地過電壓還會使電壓互感器飽和而容易激發(fā)鐵磁諧振，導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)時間較長，當過電壓超過避雷器所能承受的 400AZms 能量時，就會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)的中性點接地方式都不盡相同，主要是根據(jù)自己的經(jīng)驗和傳統(tǒng)，權衡利弊，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)結構簡單，一般以中性點不接地方式運行為宜。中性點不接地系統(tǒng)的缺點是發(fā)生單相接地時的故障電流隨著線路長度的增加和電力系統(tǒng)標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消除，產生弧光接地過電壓，有時甚至發(fā)展為兩相短路故障。為解決這個問題，傳統(tǒng)上有選擇了兩種解決方法:一是中性點經(jīng)消弧線圈接地，以降低建弧率，減少跳閘；二是中性點直接接地或經(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，對各國電力系統(tǒng)的中性點接地方式選擇有著深遠影響。為了限制弧光接地過電壓，我國從二三十年代就應用了消弧線圈。消弧線圈連接在供電變壓器的中性點，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。消弧線圈主要應用在 10kV 供電系統(tǒng)中性點非直接接地的電網(wǎng)中，當發(fā)生單相金屬性接地故障時，起熄滅電弧的作用。平頂山工學院學士學位論文40 中性點接地方式對弧光過電壓的影響隨著科技的不斷進步和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，無論是日常生活還是各個企事業(yè)單位，對電力系統(tǒng)供電的安全、可靠及穩(wěn)定要求越來越高，進而對各種電壓等級電網(wǎng)的運行技術指標要求也日益提高，不言而喻，中性點接地方式的正確選擇及其在不同條件下的正常運行就顯得越來越重要。電力系統(tǒng)中性點接地方式是一個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，而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。電網(wǎng)中性點的接地方式直接影響到：(1)供電的可靠性；(2) 線路和設備的絕緣水平；(3)單相短路電流對設備的損傷程度；(4) 繼電保護裝置的功能；(5)對通信和信號系統(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跟蹤補償?shù)南【€圈開始在配電系統(tǒng)中運行。城鄉(xiāng)配電網(wǎng)的中性點接地方式是一個涉及面廣、與諸多因素有關的綜合問題，在不同地區(qū)、具有不同特點的配電網(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，采用不同的中性點接地方式是很正常的。我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)正在加快建設與改造的速度，中性點接點方式對于電網(wǎng)的發(fā)展是重要的技術問題，引起了多方面的關注和重視。電網(wǎng)的中性點接地方式并不是一成不變的，以世界各國的電網(wǎng)來說，早期既用過中性點不接地方式，也用過中性點直接接地方式。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)生在中性點非直接接地的電力網(wǎng)中。單相接地是電網(wǎng)運行中出現(xiàn)頻率最高、最常見的故障形式。我國 6～66KV 電網(wǎng)的中性點運行方式，大部分采用中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地或中性點經(jīng)電阻接地。在這些電網(wǎng)的運行中，運行規(guī)程規(guī)定，出現(xiàn)單相接地后，允許帶平頂山工學院學士學位論文41接地點運行的時間，一般不超過 120 分鐘。但隨著中低壓電網(wǎng)的擴大，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。當電容電流增大到一定程度，單相接點接地電弧不能自動熄滅，就可能出現(xiàn)接地點電弧時燃時滅的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種電弧重燃熄滅的間歇過程，導致電網(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準規(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，其余兩相的對地電壓將升高至線電壓( )，因而這類電網(wǎng)LU的各類電氣設備，如變壓器、斷路器、電壓互感器、電流互感器、線路等的一次側的對地絕緣水平，都應滿足長期承受線電壓而不損壞的要求。傳統(tǒng)觀念認為，10kV 電網(wǎng)屬于中低壓配電網(wǎng)，此類電網(wǎng)中內部過電壓的絕對值不高，所以，危及電網(wǎng)絕緣安全的主要因素不是內部過電壓，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措施僅是防止大氣過電壓對設備的侵害。主要技術措施僅限于裝設各種類型的避雷器，其保護值較高，一般在為正常運行時對地電壓的 倍以上，因而僅對保護雷電侵害有效，對于內部過電壓不起任何作用。然而，運行經(jīng)驗證明，當這類電網(wǎng)發(fā)展到一定規(guī)模時，內部過電壓，特別是電網(wǎng)發(fā)生單相間歇性弧光接地時產生的弧光接地過電壓及特殊條件下產生的鐵磁諧振過電壓成為這類電網(wǎng)設備安全運行的一大威脅，其中以單相弧光接地過電壓最為嚴重。目前國外(國內也有少數(shù)地區(qū)開始使用)對此類電網(wǎng)采取中性點經(jīng)小電阻接地的設計及運行方式，但這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時利用人為增加短路電流使斷路器速斷動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，擴大了故障點的電流燒灼。并且在斷路器固有動作時間內的過電流無法有效限制。造成長時間、大面積的停電，從發(fā)展方面來講，是很不經(jīng)濟的?，F(xiàn)有運行規(guī)程規(guī)定，當非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，允許繼續(xù)運行兩小時，如經(jīng)上級有關批準，還可以延長。但規(guī)程對于“單相接地故障”的平頂山工學院學士學位論文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，則故障相的對地電壓降為零，其余兩健全相的對地電壓升高至線電壓，前面已經(jīng)指出，這類電網(wǎng)中的電氣設備在正常的情況下都應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 倍正常運行相電壓的峰值，這么高的過電壓如果數(shù)小時作用于電網(wǎng)，勢必造成電氣設備內絕緣的積累性損傷，特別是在健全相的外絕緣薄弱點造成對地擊穿進而引起發(fā)生相間短路的重大故障。隨著我國對城市及農村電網(wǎng)大規(guī)模的技術改造，城市 10kV 配電網(wǎng)必將向電纜化發(fā)展，城郊結合農村 35kV、10kV 電網(wǎng)也將進一步擴大，為了解決這類電網(wǎng)弧光接地產生過電壓的問題，國內普遍采用自動跟蹤補償式消弧線圈接地方式，沒有超脫中性點加裝消弧線圈的范疇，由于電網(wǎng)運行方式的多樣化及弧光接地點的隨機性，消弧線圈要對電容電流進行有效補償確有難度，并用正弦波的電感電流去抵消非正弦波的電弧電流時，高頻分量部分無法抵消。同時，消弧線圈結構復雜，運行可靠性差，投資大。目前城鄉(xiāng)電網(wǎng)的發(fā)展以及生產、生活對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必增加。從產生弧光接地過電壓的機理可知道:弧光接地過電壓主要是中性點不接地系統(tǒng)相對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，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接地轉變?yōu)榉€(wěn)定的單相金屬性接地？