3~35kV电气装置的接地方式研究

 2023-03-25 06:03

论文总字数:13957字

摘 要

本文介绍了10kV等级中压配电网中性点不接地、中性点经小电阻接地、中性点经消弧线圈接地这三种不同的中性点接地方式。在实际运行中,单相接地是一种最常见的短路故障类型。本文利用MATLAB仿真平台下的电力系统工具箱(PSB),按照10kV电压等级建立了电力系统中性点接地的仿真模型,模拟出在三种中性点接地方式下仿真结果以及系统各个主要参数,如中性点电压、故障相电压电流等波形图,再对波形图进行分析比较,验证三种接地方式在中压配电网中的应用范围。

关键词:中性点接地;MATLAB;中压配电网

Abstract

This paper introduces three different neutral point grounding modes of medium voltage distribution network of 10kV , which include insulated grounding , neutral point via small resistance grounding , neutral point via arc suppression coil grounding . Single-phase grounding in actual operation is one of the most common type of fault . In this paper , 10 kV voltage class of neutral point grounding power system simulation model was established by PSB , then simulated three kinds of neutral grounding modes and generated the simulation results and each main parameters , such as neutral point voltage and fault phase voltage and current waveform graph, etc. Application range of three grounding modes is known in 10kV distribution networks , through cmparison and analysis for waveforms and multiple data .

Keywords; neutral grounding mode; MATLAB; medium voltage distribution network

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题背景与意义 1

1.2 3~35kV配电网中性点接地方式的发展和现状 1

1.2.1 国外中性点接地方式的发展和现状 1

1.2.2 国内中性点接地方式的发展和现状 2

1.3 本文的主要内容 2

第二章 配电网不同中性点接地方式理论分析 3

2.1 中性点接地方式简述 3

2.2 单相接地故障分析方法 3

2.3 中性点不接地系统 3

2.4 中性点经小电阻接地系统 5

2.5 中性点经消弧线圈接地系统 6

2.6 本章小结 7

第三章 基于MATLAB的配电网仿真和计算 8

3.1 MATLAB软件和PSB模块介绍 8

3.2 3~35kV中压配电网模型搭建 8

3.2.1 输电线路的模型 8

3.2.2 接地故障的建模 9

3.3 中性点不接地系统仿真模型及其结果 9

3.4 中性点经小电阻接地系统仿真模型及其结果 11

3.5 中性点经消弧线圈接地系统仿真模型及其结果 12

3.6 本章小结 14

第四章 不同接地方式的应用 15

4.1 中性点不接地方式的应用 15

4.2 中性点经小电阻接地方式的应用 15

4.3 中性点经消弧线圈接地方式的应用 16

4.4 本章小结 16

第五章 结论与展望 16

5.1 课题研究结论 16

5.2 课题研究展望 17

致谢 18

参考文献 19

第一章 引言

1.1 课题背景与意义

电力系统配电网为了能够理想地保证设备运行具有良好的状况,可以通过改变中性点接地方式来实现。配电网发展早期,电压等级较低,容量较小,所以那时候采用中性点直接接地方式就已经能够满足配电网的正常运行了。随着社会发展,配电网的电压等级开始提高,容量也逐渐增加,于是就出现了中性点不接地方式。后来科技水平不断地提高,发电量送电量也大幅度增加,电力系统的结构日趋复杂,因此中性点不接地方式开始被大范围采用。世界上电力系统中性点接地方式的发展主要是受某些发达的西方国家所影响。例如美国的中性点经电阻接地方式和德国的中性点经消弧线圈接地方式,都产生了十分深远的意义[1]。我国的电力行业开始学习借鉴国外的中性点接地方式,其实我国在上世纪早期采用过不同的中性点接地方式,但是当时国家经济、科学技术整整体比较落后,电力系统的发展也很不成熟,而且又缺乏对现实状况做充分地了解调查,因此运行状况一直不够理想。

因此,中性点接地方式的研究是现代电力行业非常热门并且十分必要的一个课题。应考虑到许多方面,如供电可靠性、建设经济性、线路铺设和继电保护的难易程度、过电压与绝缘配合、设备和人身安全、对周围通信设备的干扰等等,经过利弊权衡确定合适的中压配电网中性点接地运行方式。如果没有对电力系统当下的现实状况以及对未来发展趋势进行非常详细的技术经济比较分析,是无法选择设计适当的接地方式的[2]。经过长期实践运行,我国电力行业逐渐积累了一些成功的运行经验。

1.2 3~35kV配电网中性点接地方式的发展和现状

1.2.1 国外中性点接地方式的发展和现状

由于自然条件和社会发展的差异,现在国际上并没有统一的标准,中性点接地方式并不完全相同。一般来说是需要根据当地的长期以来的运行经验来确定的。下文对几个世界上电力行业比较先进的国家的研究情况进行介绍分析。

俄国一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式。其实中性点经消弧线圈是接地首先是由德国发明的,德国在这方面具有大量的运行经验,只是后来电缆线路所占的比重大幅度增加,电容电流数值随之大幅度增加,所以后来一直到现在,德国主要是以经电阻接地的运行方式为主[3]

美国城市配电网在30kV及以下的电压等级中,主要采用快速切除故障线路的接地方式。中性点直接接地和经电阻接地的方式总共占了71%,其余为中性点不接地和经消弧线圈接地。

法国城市配电网在早期主要以架空线为主,所以选用中性点经阻抗接地方式。上世纪八十年代后,法国为了进一步协调国际标准,有效降低故障期时过电压水平。经过大量的现场实验,并结合了长期的运行经验以后,将中性点经消弧线圈接地的运行方式运用到全国所有城市和农村的中压配电网中,无论是在传电缆电路,架空线路,还是电缆架空混合线路中,都实现了很大的统一。

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