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基于PSCAD/EMTDC的電力系統(tǒng)中性點接地方式研究

作者: 時間:2012-09-17 來源:網(wǎng)絡 收藏

綜合考慮這種接地方式對系統(tǒng)可靠性、絕緣水平和繼電保護的要求,不接地運行方式主要適用于:電壓等級為(3-6)kV且接地電容電流小于 30A的電力網(wǎng),或電壓等級為10kV且接地電容電流小于20A的電力網(wǎng)和電壓等級為(35-60)kV且接地電容電流小于10A的電力網(wǎng)。

值得注意的是,該實驗結果中故障電流有一個瞬間的幅值很高的波動,原因在于變壓器和發(fā)電機自身存在的電感和架空線路對地電容都是儲能元件,受電磁暫態(tài)過程的影響,故障瞬間電流幅值將迅速升高。但是,《電力工程基礎》教材中討論的都是穩(wěn)態(tài)參數(shù),也就是暫態(tài)過程中出現(xiàn)的直流分量已經(jīng)衰減完畢之后的值。的其它兩種運行方式下,故障電流的變化規(guī)律均受到電容和電感元件電磁暫態(tài)的影響,將在暫態(tài)分析部分進行詳細講解,本文不予贅述。

3經(jīng)消弧線圈接地的運行方式

3.1仿真模型

如前所述,中性點不接地具有發(fā)生單相接地故障時仍可繼續(xù)供電的優(yōu)點。但在單相接地電流較大時在接地點有電弧,會損壞設備并導致兩相甚至三相短路;還容易形成弧光過電壓,危及整個電網(wǎng)的絕緣。為了克服這個缺點,出現(xiàn)了經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)。圖3所示為在/軟件平臺上搭建的經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)模型,消弧線圈的電抗為20H。

于PSCAD/EMTDC的電力系統(tǒng)中性點接地方式研究

圖3電力系統(tǒng)的中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式

3.2實驗結果

假設A相發(fā)生金屬性接地。K點發(fā)生單相接地故障前后,中性點電壓、各相電壓及接地點通過的電流的變化情況如圖4所示。

于PSCAD/EMTDC的電力系統(tǒng)中性點接地方式研究

圖4 K點發(fā)生單相接地故障前后電力系統(tǒng)的運行情況—中性點經(jīng)消弧線圈接地運行方式

根據(jù)圖4,故障前相對地電容電流不變,波動幅值為0.02kA。K點發(fā)生單相接地故障時,消弧線圈中流過感性電流,相位和容性電流相反,使接地電流的波動幅值大大減小,為0.006kA。所以,消弧線圈的接入有利于消除電容電流的電弧影響。但由于接地電流較小,受到繼電保護靈敏度的約束,不能用于高電壓等級的電力網(wǎng)。因此,我國規(guī)定,(3-6)kV電力網(wǎng)且電容電流大于30A、10kV電力網(wǎng)且電容電流大于20A和(35-60)kV電力網(wǎng)且電容電流大于10A時,電力系統(tǒng)中性點應裝設消弧線圈。

4電力系統(tǒng)的中性點直接接地的運行方式

4.1仿真模型

中性點直接接地的運行方式,是指將Y形接法的發(fā)電機或變壓器的中性點通過導線直接和大地連接。圖5所示為在/軟件平臺上搭建的中性點直接接地的電力系統(tǒng)模型。

于PSCAD/EMTDC的電力系統(tǒng)中性點接地方式研究

圖5電力系統(tǒng)的中性點直接接地運行方式

4.2實驗結果

假設A相發(fā)生金屬性接地。K點發(fā)生單相接地故障前后,中性點電壓、各相電壓及接地點通過的電流的變化情況如圖6所示。

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圖6 K點發(fā)生單相接地故障前后電力系統(tǒng)的運行情況—中性點直接接地運行方式

如果K點的A相發(fā)生單相接地故障,則中性點與接地極構成單相接地短路回路,線路上將流過很大的單相短路電流,這是中性點直接接地方式與中性點不接地方式的最根本區(qū)別所在。相電壓幾乎不變,不產(chǎn)生過電壓,設備絕緣水平低20%,造價低,節(jié)省了投資。因此,綜合考慮系統(tǒng)可靠性、絕緣水平和繼電保護的要求,中性點直接接地運行方式主要適用于:110kV及以上的電力系統(tǒng)和380/220V的電力系統(tǒng)。

5 結論和展望

本文利用/軟件建立了簡單電力系統(tǒng)的中性點運行方式的仿真模型,模擬了在各種運行方式下線路上發(fā)生單相接地故障時,電氣參數(shù)的變化情況,并綜合考慮系統(tǒng)可靠性、絕緣水平和繼電保護的要求,確定了各種運行方式的適用范圍。

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