不同接地方式配电系统的单相接地故障仿真分析
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电力系统配电网中单相接地故障分析【摘要】随着现代社会的不断发展,社会经济不断进步,人们的生产生活对各种能源提出更高的要求,特别是电能,在现代社会中,为满足人类社会对电能的需求,电力事业发生了迅速变化,配电网就是其中一项典型技术,本文主要分析了电力系统中,配电网单相接的故障,希望能够有所帮助。
【关键词】电力系统;配电网;单相接;故障形式;修护分析配电网是电厂向用户供电的最后一个环节,配电网的正常运行决定了用户是否能够得到持续的电力供应。
到目前为止,大部分用户还没有意识到配电网正常运行的重要性,配电网的事故频率一直居高不下,严重影响了经济发展和社会进步。
现在的城市中,用户对电力的需求越来越大,而相对的对电力运输尤其是配电网的正常安全运行要求越来越高,配电网的正常运行关系到城市居民的正常生活,企业的正常工作生产,社会的和谐与发展。
所以必须保障配电网的故障问题能够得到更好的解决方案。
如果电力系统中配电网在运行过程中出现故障,这将会在很大程度上降低电网的运行质量,严重者还会引发一些电力事故。
所以,一定要做好线路的故障分析。
1 配电网系统中的常见故障分析对于引起配电网事故的原因可以分为短路故障、单相接地故障和断路故障.短路故障是指各种不同的电路之间相互短路引起的故障。
单相接地故障是指电流与地面接触而引发的故障。
断路故障是指输电线路由于某种原因断裂,无法进行正常的电力运输而导致的故障。
(1)配电网故障的发生有很大一部分是因为雷电的破坏而引起,因为配电网是与用户直接连在一起,所以配电网的规模非常大;因此在雷雨天时,配电网遭受雷击的概率比较大.虽然电路有绝缘外壳,但绝缘外壳并不是万能的,随着使用年限的增加,绝缘外壳会老化,在雨天时会接引雷电致使配电网发生故障。
(2)配电网内部过电压.因为配电网是中性站点,并不是有效地接地系统,所以当配电网的内部电压存在过电压时,会对配电网的正常运行产生一定影响,当内部过电压的电压超过配电网的承受范围,甚至会造成配电网的网络产生爆炸,对配电网的正常运行存在很大的危害和隐形灾难。
关于中性点不接地系统中 10kV 配电线路的单相接地故障研究摘要:油田电网系统中常运用中性点不接地架设方式进行配电线路的安装架设,能够让配电线路在发生单相接地时短时间稳定油田电网系统的电压,不影响短暂的持续性供电,保障日常生产工作的持续开展。
本文旨在研究油田在使用中性点不接地电网系统后发生单相接地故障会产生的原因及措施应对。
关键词:中性点不接地系统;10kV配电线路;单相接地故障油田电网系统的正常运行影响着油田提取原油资源的效率和安全性,在油田电网架设中采用中性点不接地系统能有效保障电网稳定供电。
中性点不接地系统的优点就是在配电线路发生单项接地故障时能够让系统内的电压保持一定的平衡,能够带故障运行不超过两小时,适用于网点众多、面积较为广泛的区域。
1.中性点不接地系统单相接地的危害电力系统通常是三相电,在正常的电网运行过程中容易出现单相接地或者多相短路等故障情况,其中以单相接地故障出现概率最高。
利用中性点不接地进行线路架设能在配电线路出现单相接地故障后,使线电压保持不变,配电线路能维持供电状态最多2小时。
但是长时间的运行会使没有出现故障的线路电压逐渐升高,当其升到一定电压时,就很有可能造成没有出现故障线路的绝缘子性能较差的部位被电流击穿,使两根裸线瞬间接触从而短路,既损坏了配电线路,又容易烧毁设备,严重影响到人员的生命和财产安全。
除此之外,如果单相接地故障时电容电流会增大,继而在接触地面的位置形成电弧,高温状态下的电弧会损毁设备,而间歇式的电弧产生会导致电压异常升高,严重威胁电力系统的正常运行供电[1]。
2.中性点不接地系统单相接地故障当10kV配电线路中其中一条线路完全接触地面后,出现故障的线路电压会降为零,而没有出现故障线路的电压则升高到380V;如果是线路未能完全接触地面,出现故障线路电压会持续降低,但不为零,没有出现故障的线路电压会升高但不会达到380V。
油田运用中性点不接地线路系统时发生线路单相接地故障的话,接触地面的故障点位移电流较小,所形成的电弧也能自己熄灭,让10kV配电线路能暂时进行负载供电。
配电网单相接地故障仿真分析报告一、概述配电网的正常运行对于保障电力供应的可靠性至关重要。
然而,由于各种原因,配电网可能会发生故障,其中一种常见的故障类型是单相接地故障。
为了更好地了解和分析单相接地故障在配电网中的影响,本报告通过仿真分析的方式进行研究。
二、仿真模型建立基于配电网的实际情况,我们建立了一个包含各种电气设备和线路的仿真模型。
该模型包括变电站、配电变压器、配电线路、楼宇等部分。
我们使用电力系统仿真软件对该模型进行了仿真分析。
三、故障模拟与仿真结果通过设置配电网中的其中一线路发生单相接地故障,我们对故障的影响进行了仿真分析。
具体来说,我们对故障点电流、电压、故障范围等进行了仿真模拟。
在仿真结果中,我们观察到故障点电流迅速增大,而电压则出现了明显的异常波动。
此外,由于故障电流的流动,故障周围的设备和线路也受到了不同程度的冲击。
针对这些情况,我们进一步分析了故障的影响范围和部分设备的损坏情况。
四、故障分析与处理措施基于仿真结果,我们进行了对故障的分析和处理措施的讨论。
首先,我们根据故障流经的设备和线路,确定了故障范围。
然后,我们针对受到影响的设备和线路提出了相应的处理建议,如更换故障设备、进行线路维修等。
此外,我们还讨论了如何提高配电网的抗故障能力,例如增加保护装置和完善配电网的电气连接等方面。
五、结论与展望通过对配电网单相接地故障的仿真分析,我们对故障的影响进行了全面的了解。
从仿真结果中我们可以得出以下结论:单相接地故障会导致电流异常增大、电压波动,进而对配电网的设备和线路造成损坏。
为了提高配电网的可靠性和抗干扰能力,我们需要采取合适的故障处理措施,并对配电网进行合理的规划和设计。
未来,我们将进一步完善配电网的仿真模型,研究其他类型的故障,并提出更多的故障处理建议。
同时,我们也会结合实际配电网的情况,开展更加深入的研究工作,为实际配电网的运维和管理提供有效的支持。
综上所述,本报告通过配电网单相接地故障的仿真分析,全面了解了故障的影响和处理措施。
电网配电线路单相接地故障分析及处理策略摘要:10kV配电线路的单相接地故障是电网运行中最为突出的问题,不但对配电设备运行造成影响,甚至还会给人身安全带来一定的威胁。
因此,必须采取有效的措施处理好单相接地故障,确保供电安全。
关键词:配电线路;单相接地;故障;策略引言由于10KV配电线路出现单相接地故障是由多方面因素引起的,因此,在对故障进行查找时,困难程度比较大,所以对单相接地故障相关问题进行详细分析是非常重要的。
同时,还需要采用当前的先进技术和设备,以此来提高故障查找的工作效率,最大程度上降低因故障发生而造成的影响。
1、单相接地故障分析(1)单相不断线接地故障单相不断线接地故障主要表现为,故障相电压完全接地(即金属性接地)或者是不完全接地,其余两相的电压出现升高,等于线电压,或者是大于相电压。
如果电压表的指针变化幅度较小,即为稳定性接地;如果电压表指针变化频繁,即为间歇性接地。
中性点经过消弧线圈接地系统,可以看见消弧线圈动作,从而产生中性点电流。
如果是出现弧光接地故障,还有可能出现弧光过电压,没有出现故障的相电压升高程度较大,甚至是将电压互感器烧坏。
(2)单相断线电源侧接地故障该故障的主要表现与单相不断线接地故障的表现大致上相同。
其对断线一侧配电变压器之后供电的营销较为严重,断线点之后,配电变压器就很可能转入两相运行,并且会持续较长的时间。
要想减少负序电流,降低电流存在的不对称程度,就必须要求变压器的零序阻抗为最小,零序电流可以在变压器的两侧流通。
三相变压器通常情况下,均会为三铁芯柱式的两相运行,配电变压器其绕组接线是Y/Y0,所以,由于出现零序电流而造成的铁芯磁通不能抵消掉,只能选择经由变压器外壳和空气,形成闭合回路,也就造成了变压器外壳上出现不能承受的过热。
(3)单相断线负荷侧接地故障出现负荷侧接地故障后,在系统变电站的绝缘监视指示其变化就会非常小,绝缘监视出现变化是由于段线后,电容电流发生变化而引起的。
含分布式电源的小电流接地系统的单相接地故障分析作者:程家东李风振史志敏刘永峰来源:《硅谷》2012年第04期摘要:分布式发电是一种与传统的供电模式不同的新型供电模式,大多直接接入配电网。
由于分布式电源的特殊性,会对配电网产生一定的影响。
选取小电流接地系统发生单相接地故障时的情况,分析分布式电源对其稳态的影响,并用Matlab仿真验证结论。
关键词:分布式电源;小电流接地;故障分析中图分类号:TM645 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0220161-010 前言分布式电源(DG:distributed generation)是指在用户附近配置较小的发电机组,与环境兼容、节约能源的发电装置。
从可持续发展、国家能源战略和降低环境污染的观点看,发展分布式能源技术是必然选择。
随着大量DG接入配电网,使传统的配电网的供电结构发生了变化,配电网从一个单一源点供电的网络变为遍布式电源供电的网络。
研究分析DG接入配电网后对保护的影响具有重要意义。
本文研究了配电网接入DG后,小电流接地系统发生单相接地故障时的信号特征,通过比较验证,定性分析出DG对故障信号的影响。
1 小电流接地系统故障信号分析含DG的小电流接地故障分析当故障线路含DG时,接地电流和线路的电容电流的分布会发生变化,如图1所示:图2 DG在接地点下游时,小电流接地电网单相接地故障示意图及其稳态零序等效网络。
对于DG在接地点上游的情况如下图3所示:由图2、图3可以看出,虽然电容电流的分布发生了变化,但是流过保护安装处的零序电流变化很小,仍为其他线路零序电流之和,即:其功率方仍然不变,所以稳态接地选线系统几乎不受影响。
为了验证上述分析,对其进行仿真验证。
2 仿真及验证仿真系统采用为六条架空出线的110KV变电站,电压器为型接线。
模型参数的确定:1)线路参数。
仿真模型采用文献[5]提供的架空线路标准参数,即:线路正序阻抗 =(0.17+j 0.38)Ω/km,零序阻抗 =(0.23+j1.72)Ω/km,正序对地导纳 =(j 3.045)μS/km,零序对地导纳 =(j 1.884)μS/km。
小电流接地系统单相接地故障分析与仿真兰州石化公司许志军摘要:本文结合石化厂内部电网中性点接地方式的优化改造,对中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统的单相接地故障进行了综述,并利用MATLAB软件对两种系统下的单相接地故障进行了仿真,得到了与理论分析相一致的结论,使的单相接地故障的分析更为直观。
关键词:小电流接地系统单相接地故障数值仿真消弧线圈接地中性点电力系统常用的接地方式有两种,即中性点有效接地系统和非有效接地系统,也称为大电流接地系统和小电流接地系统。
对于小电流接地系统,当发生单相接地故障时,只是非故障相对地电压升高√3倍,而线电压维持不变,故不影响三相设备的正常运行,当单相接地电容电流不大时,其所引起的热效应能为电网的各个元件的绝缘所承受,故规程允许电网带接地故障运行1~2小时。
但当接地电流较大时,产生的电弧不易熄灭,易损坏设备绝缘,造成相间短路,或发生间歇性弧光接地,造成弧光接地过电压,持续时间较长时,将对网络中的设备绝缘寿命产生不良影响。
兰州石化公司的6kV系统全部为小电流接地系统,建初因为电力系统较小,中性点全采用了不接地方式,其优点是单相接地电流小,系统带故障能继续运行,但随着公司生产规模的不断扩大,各电力网络也随着变大,单相接地电流增加,发生单相接地时极易引起弧光短路,造成整个电网电压波动,致使各套装置经常停车,设备损坏。
鉴于此,石化厂组织对本厂电力系统中性点运行方式进行了优化改造。
这里结合石化厂改造情况并利用MA TLAB 软件的电力系统仿真工具箱,对6kV电力系统中性点不接地和经消弧线圈接地两种方式作一简析。
1 中性点不接地系统运行方式及分析1.1中性点不接地系统原理中性点不接地系统属小电流接地系统,图1.1为最简单的中性点不接地系统正常运行时图1.1 中性点不接地系统原理图a:接线简图 b:电流电压相量图电容电流的分布,三相对地集中电容相当于一个对称的星形负荷,其中性点电位与电源中性点电位相等,对地电位为零,故各相对地电压分别为各相的相电压,三相电容中的电流是对称的电容电流I CA,I CB,I CC,分别超前相应的相电压90°,三相对地电容电流之和为零,各相对地电容电流值为I=jU XωC0如图1.2a示,当A相直接接地故障时,A相对地电容被短接,相当于容抗为无穷大,A相对地电容电流为零,A相对地电压也为零,而其它两相对地电压则升高√3倍,其相量关系如图1.2b所示,A相接地后,各相间电压仍然是对称的,各相电压为图1.2 中性点不接地系统单相接地示意图a:接线简图b:电流电压相量图U AD=0U BD=E B-E A=E A exp(-j150°)U CD=E C-E A=E A exp(j150°)非故障相中流向故障点的对地电容电流I CB'=jU BDωC0I CC'=jU CDωC0故障点电流I d=I CB'+I CC'其有效值I d=3U XωC0,为正常运行时相对地电容电流的3倍,相位超前故障点电压U d0 90°,即I d=j3U d0ωC0如图1.3所示,假设系统中有m条线路,每条各相对地电容分别为C1,C2,…,Cm,第i条线路发生A相经电阻R接地,其接地电流为整个系统非故障相电容电流之和,故障线路零序电流为非故障线路电容电流之和减去故障线路电容电流。
中低压配电系统单相接地故障及其保护分析中低压配电系统单相接地故障及其庇护分析1 概述中低压配电系统故障分为相间短路和单相接地,相间短路又分为三相短路和两相短路。
相间短路称为金属短路或永久性短路,短路电流比较大,危害也大,继电庇护必需可靠、迅速而有选择性将故障切除。
单相接地故障的故障电流随配电系统中性点接地方式不同有很大差别。
电源中性点不接地以及经大电阻或消弧线圈接地的配电系统,发生单相接地故障后,由于没有形成回路,接地故障电流为对地电容电流一般比较小,可继续运行必定时间,但应有报警,以便及时查找故障。
电源中性点直接接地的配电系统发生单相接地故障后,接地相经过大地与电源中性点形成回路,故障电流为短路电流就比较大,继电庇护应可靠、迅速而有选择性将故障切除。
电源中性点不接地以及经大电阻或消弧线圈接地的配电系统,接地故障[Earth fault]是指相线和电气装置的外露导电部分,以及大地间的短路,它属于单相对地故障,它和相线与中性线的单相短路无论在危害后果与庇护办法上都十分不同。
绝缘损坏或损伤是较常见的接地故障,此时为非金属性短路,短路电流随绝缘损坏程度不同差别比较大,故障电流相差也比较大。
这就给继电庇护选择与整定造成较大困难。
绝缘损坏往往会带来人身电击损害和火灾,因此必需采取必定办法限制故障电压升高和其作用时间,防范人体与危险电压的接触,并且要求电器装置的接地要合理可靠,并应有接地故障庇护。
2 电源中性点不直接接地配电系统的单相接地故障与庇护2.1电源中性点不直接接地配电系统单相接地故障分析我国日前6~10kV与35kV配电系统为小电流接地系统,其电源中性点有不接地、经大电阻或消弧线圈接地三种方式。
正常运行时三相对地电容电流大小相等,相位各落后于相电压90度,电容电流分布与相量图。
见图1。
图1中性点不接地系统单相接地电容电流分布与相量图当发生单相接地故障时,电源中性点对地电位升高为相电压,故障相电位接近或等于地电位,其它两相对地为升高为线电压,其值为相电压的√3 倍。
中性点不接地系统发生单相接地时判断与分析中性点不接地系统单相接地时判断与处理摘要:在中性点不接地系统中单相接地故障是最常见的,约占配电网故障的80%以上。
本文主要对中性点不接地系统在发生单相接地时,出现的一些故障现象、表计和信号装置的动作情况加以分析,从而来判断出接地故障是站内接地还是站外接地,是真接地还是假接地,以便于运行人员依据这些信息作出正确的判断,并按照有关事故处理规程的规定,采取相应的措施,迅速地将故障排除。
关键词:小电流接地系统零序电压零序电流绝缘监察真假接地1.前言:我国电力系统中性点的运行方式主要有:中性点不接地,中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种,前两种接地系统称为“小电流接地系统”。
在小电流接地系统中单相接地故障是最常见的,约占配电网故障的80%以上。
同样石化电网35KV系统单相接地故障发生率也是比较高的,从对渣油总降的统计来看,仅2000年一年发生的次数就达十次之多,而且都集中在8-10月份(见下表)。
日期起始时间终止时间线路日期起始时间终止时间线路 8月27日 8月30日9月1日 9月4日 5:08 4:38 8:20 12:41 5:30 4:51 8:25 12:54 Ⅰ段B相Ⅰ段B相Ⅱ段A相Ⅰ段C相 9月23日 9月29日 10月24日 11月12日 1:03 11:20 13:33 7:32 1:10 11:28 13:46 7:36 Ⅰ段C相Ⅰ段A相Ⅱ段B相Ⅰ段B相注:Ⅰ段为煤渣356线路; Ⅱ段为石渣897线路 9月8日 11:34 11:37 Ⅰ段C相 12月23日 9:08 9:10 Ⅰ段A相单相接地时,由于故障电流小,使得故障选线较困难。
常规变电所是靠绝缘监视装置发出信号,告知运行人员。
然后由运行人员通过接在电压互感器二次相电压中表的量值来判断故障点。
由于绝缘监视装置只能判断某一电压等级系统有无接地,而不能指出故障点所在的线路,所以为了找出故障点,必须依次短时断开各条线路开关,确认是非故障线路后再恢复供电。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==Cj 1UI U -U U ABBA ABωA 电力系统接地综述杨森,马海亮,孙少华,杨宏宇,孟天娇,刘乔(华北电力大学)Summary of power system groundingSen-YANG ,Hailiang-MA,Shaohua-SUN,Hongyu-Y ANG ,Tianjiao-MENG,Qiao-liu(North China Electric Power University) Abstract:This paper discusses the power system grounding ,and when it breaks down,the changesof each phase voltage Electric current based on current theory and simulation,as well as arc suppression circle what is applied to the problem.Keywords:voltage,current,grounding,arc suppression circle 摘要:本文主要论述了电力系统接地方式,发生故障时各相电压、电流的理论和仿真变化情况,以及处理中所应用的消弧线圈。
关键字:电压、电流、接地、消弧线圈1、电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式分为4类:①电源中性点不接地;②电源中性点经阻抗接地,在高电压系统中通常是经消弧线圈接地;③电源中性点直接接地;④经低电阻接地。
前两类系统称为小接地电流系统,亦称中性点非有效接地系统;后两类系统称为大接地电流系统,亦称中性点有效接地系统。
注:后两类经常可以看做一类。
2.接地方式2.1中性点不接地如图1系统正常运行时,三相电压对称,三相对地电容电流c b a I I I 、、也是平衡的,三相电容电流的相量和为零,没有电流在地中流动。
中性点不接地系统单相接地故障的分析及判断【摘要】通过对中性点不接地系统中单相接地故障的分析,总结了单相接地故障的特点和故障象征,特别指出了实际工作中容易与单相接地故障混淆的谐振及电压互感器断线的故障象征,为运行人员准确判断提供了依据;根据相关电网规程规定给出了单相接地故障的主要处理原则和方法,为故障处理提供了依据,确保电网安全稳定运行,对于电网运行工作具有很好的指导作用。
【关键词】单相接地故障中性点不接地判断1前言电力系统按中性点接地方式可分为中性点直接接地系统和不接地系统。
在我国,110kV以下电力系统大多采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式,即中性点不接地系统[1]。
在中性点不接地系统中,由于树木、线路上绝缘子单相击穿、单相断线以及小动物危害等多种因素引发的一相设备对地绝缘下降的故障,即单相接地故障。
单相接地故障是配电系统中最常见的故障,正确判断及处理单相接地故障,对于保证系统安全运行、减少用户停电损失非常重要[2,3]。
2单相接地故障分析2.1 故障特点图1 单相接地故障示意图以C相为例(如图1),当系统中C相某一点发生单相接地故障时,C相对地电压为零,系统中性点发生偏移,非故障相的相电压均偏移一个相电压UC,UA’=√3UA且滞后UA30度,同样地,UB’=√3UB且超前UB30度,UA’+UB’=3U0=-3UC。
UAB’、UBC’、UCA’依然对称。
流经故障点的电流iD=ica+icb=3U/Xc,即系统全部电容电流之和。
由此可以看出,当发生单相接地故障时,故障相相电压为零,非故障相相电压升高为线电压,任意两相之间线电压不变且依然对称,因此不影响对用户的连续供电,这是中性点不接地系统中单相接地故障的最大优点。
由上面的分析可知,发生单相接地故障时,非故障相电压升高为线电压,为正常电压水平的√3倍,若长时间运行,可能会造成系统中绝缘薄弱环节发生击穿,发展为相间短路,导致线路跳闸,扩大事故。
10kV配电线路单相接地故障分析及解决对策摘要:伴随着我国电力能源网络的快速发展,10kV配电线路故障问题愈发凸显,而造成线路单相接地的因素有很多,故障排查难度较大。
因此,如何有效控制10kV配电线路单相接地故障始终困扰着配电网络维护工作者。
在本文中,笔者将针对10kV配电线路单相接地故障进行初步分析,并提出相关解决对策,希望借此可对电气从业人员起到一定借鉴价值。
关键词:10kV配电线路;单相接地故障;预防措施引言:近些年,我国10kV配电线路多采用中性点不接地的三相三线供电机制,依照技术特性,中性点不接地系统供电可靠性相对较高。
但中性点不接地系统的实际应用却面临很多问题,单相接地故障时有发生,尤其是在雨季与大风天气情况下,单相接地故障更为频繁,10kV配电线路供电可靠性受到很大影响,变电设备及配电网运行安全无法保障。
因此,从业工作者应从10kV配电线路具体应用角度出发,深入分析10kV配电线路单相接地故障发生的原因,寻找更为妥善的预防及解决对策。
1、10kV配电线路单相接地故障1.1、10kV配电线路单相接地故障发生的原因10kV配电线路运行使用期间,因线路与电气设备长时间保持高负荷运行状态,加之室外运行环节不可控,单相接地故障时有发生,其具体原因如下:(1)导线出现断裂,并掉落在地上或搭在横担上;(2)导线绝缘子固定装置出现松动,抑或是电力工作者未按要求进行固定,继而造成绝缘子脱落;(3)导线所处地区风力过大,导线与树木、建筑等地表物体距离过近,进而造成导线与树木或建筑物发生碰撞;(4)配电变压器装置中的高压引下线出现断线问题;(5)配电变压器装置中的避雷装置或绝缘装置被击穿;(6)配电变压器装置中的高压绕组单相绝缘被意外击穿,抑或是高压绕组直接接地;(7)配电线路上的绝缘子因意外被击穿,抑或是绝缘子已发生破裂,其绝缘电阻下降,一旦遭遇雷雨天气,很容易出现闪络放电;(8)配电线路中的分支断路器绝缘装置因意外被击穿;(9)配电线路直接遭受雷击事故;(10)电力企业未能及时清理线路,配电杆塔存在鸟窝等危险物体,抑或是导线与树木过近,一旦遭遇大风天气,导线与树枝发生碰撞;(11)小动物攀爬配电线路杆塔,配电线路出现短路;(12)塑料布、树枝等物体在风力作用下飘落在配电线路上;(13)配电线路自身存在故障隐患,亦或是其他电气设备运行稳定性不足。
配电线路单相接地故障的分析判断窦仁宇 安徽省金寨县地方电力公司 (237300)在10kV 配电系统中,由于某一相设备的绝缘被损,断线落地及电弧对地放电,都会发生单相接地故障,根据接地程度,可分为金属性和电阻性两个方面: 1 金属性接地金属性接地亦称为直接接地,在10kV 三相供电系统中的中性点一般是不接地的。
正常运行时,三相对地的电压是相等的,每相相差120°,即U A =U B =U C ,中性点O 处于零电位,线电压为 倍相电压:U AB = U A = U B = U C当设备发生A 相接地时,A 电位变为中性点O ,即中性点移位。
接地相U A =O ,非接地相升高 倍,等于线电压:U B =U C2 设备通过电阻接地通过某一障碍物的设备单相接地,称作为电阻性接地,也叫渐接性接地。
我县南溪变电所402#10KV 出线发生渐接接地,接地前各相电压表指示为U A =U B =U C =5.8KV 。
接地后A=9.2kV ,B=3.6kV ,C=4.2kV ,如果按最低相判为接地相就不对了(见图1)。
C 相渐接接地是因为接触树枝,接地后,使得原来完全对称的三相系统在C 相上加上一个电阻R ,这时有一个不对称的电流流过R ,使中性点O 变为O′向C点移动。
UOO′与UO′C是正交的,因此可以得出中性点移动的轨迹是以OC为直径的半圆弧(即以故障相为直径)Ujd为接地相电压,当接地点O′沿圆弧轨迹运动到OD之间CD点为AC中点且DO=DC)。
BO′>CO′>AO′。
即B相电压最高,C相第二,A相最低,而这时的接地相正好出现在第二位的电压上:当O′沿轨迹移至DC之间时,BO′>AO′>CO′,即B相电压最大。
A相第二,C相最小,在这种程度上,才可以断定电压最低相为接地相,当O′与D点重合时,B相仍最大,A相和C相等(D点平分AC),而当金属接地时,O′移至C点,C相电压指示为O,即可用全接地的方法判断。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==Cj 1UI U -U U ABBA ABωA 电力系统接地综述杨森,马海亮,孙少华,杨宏宇,孟天娇,刘乔(华北电力大学)Summary of power system groundingSen-YANG ,Hailiang-MA,Shaohua-SUN,Hongyu-Y ANG ,Tianjiao-MENG,Qiao-liu(North China Electric Power University) Abstract:This paper discusses the power system grounding ,and when it breaks down,the changesof each phase voltage Electric current based on current theory and simulation,as well as arc suppression circle what is applied to the problem.Keywords:voltage,current,grounding,arc suppression circle 摘要:本文主要论述了电力系统接地方式,发生故障时各相电压、电流的理论和仿真变化情况,以及处理中所应用的消弧线圈。
关键字:电压、电流、接地、消弧线圈1、电力系统中性点的接地方式电力系统中性点的接地方式分为4类:①电源中性点不接地;②电源中性点经阻抗接地,在高电压系统中通常是经消弧线圈接地;③电源中性点直接接地;④经低电阻接地。
前两类系统称为小接地电流系统,亦称中性点非有效接地系统;后两类系统称为大接地电流系统,亦称中性点有效接地系统。
注:后两类经常可以看做一类。
2.接地方式2.1中性点不接地如图1系统正常运行时,三相电压对称,三相对地电容电流c b a I I I 、、也是平衡的,三相电容电流的相量和为零,没有电流在地中流动。
单相接地故障的现象分析及处理办法在小电流接地的配电网中,一般装设有绝缘监察装置。
当配电网发生单相接地故障时,由于线电压的大小和相位不变(仍对称),况且系统的绝缘水平是按线电压设计的,所以不需要立即切除故障,尚可继续运行不超过2h.但非故障相对地电压升高1.732倍,这对系统中的绝缘薄弱点可能造成威胁。
此外,在仍可继续运行时间内,由于接地点接触不良,因而在接地点会产生瞬然熄的间歇性电弧放电,并在一定条件激励下产生谐振过电压,这对系统绝缘造成的危害更大.为此,必须尽快处理排除单相接地故障,确保电网安全可靠运行。
1 单相接地故障的特征单相接地(1)配电系统发生单相接地故障时,变电所绝缘监察装置的警铃响,“××母线接地"光字牌亮。
中性点经消弧线圈接地的,还有“消弧线圈动作”的光字牌。
(图1)(2)当生发接故障时,绝缘监察装置的电压表指示为:故障相相电压降低或接近零,另两相电压高于相电压或接近于线电压。
如是稳定性接地,电压表指示无摆动,若是电压表指针来回摆动,则表明为间歇性接地。
(3)当发生弧光接地产生过电压时,非故障相电压很高,电压表指针打到头。
同时还伴有电压互感器一次熔丝熔断,严重时还会烧坏互感器.但在某些情况下,配电系统尚未发生接地故障,系统的绝缘没有损坏,而是由于产生不对称状态等,绝缘监察也会报出接地信号,这往往会引起误判断而停电查找.2 单相接地信号虚与实的判断(1)电压互感器高压熔断器一相熔断报出接地信号时,如果故障相对地电压降低,而另两相电压升高,线电压不变,此情况则为单相接地故障.(2)变电所母线或架空导线的不对称排列;线路中跌落式熔断器一相熔断;使用RW型跌落式开关控制长线路的倒闸操作不同期等,均会造成三相对地电容不平衡,从而使中性点电压升高而报出接地信号,此情况多发生在操作时,而线路实际上并未发生接地。
(3)在合闸空母线时,由于励磁感抗与对地电抗形成不利组合而产生铁磁谐振过电压,也会报出接地信号。
消弧线圈接地方式下的配电网单相接地故障模型分析2.新疆光源电力勘察设计院有限责任公司新疆乌鲁木齐830000摘要:在我国建设初期,由于当时配电网系统结构不复杂,运行线路大多以架空线路为主,电缆线路运行规模较小,尚能满足系统保障故障熄弧要求。
随着城乡配网中电力电缆的大量使用,电容电流急剧增大,非线性负载接入,残流中谐波含量大大增加。
而消弧线圈不能抵消谐波电流,从而影响了故障电弧的自熄,可能对绝缘薄弱处造成击穿,引发更大的故障。
因此为进一步对故障残流进行深度补偿,保障配电网运行的安全性和可靠性,则必须对消弧技术进行更深层次的研究,使其可以满足日渐复杂的配电网接地故障可靠消弧的要求,保障配网运行安全。
基于此,本篇文章对消弧线圈接地方式下的配电网单相接地故障模型进行研究,以供参考。
关键词:消弧线圈接地方式下;配电网;单相接地;故障模型分析引言提升运维管理水平是保障单相接地故障能得到快速有效处理的长效机制,除了制定各项管理规章制度以外,建立单相接地故障监管系统是支撑管理提升最为重要的技术手段之一。
单相接地故障处理是一个系统工程,保障各个环节设备的完好性非常重要,这需要及早发现设备障碍并尽快修复,其中消弧线圈系统和单相接地选线保护装置最为关键,然而仅靠人工巡视难以及时发现它们自身的损坏,因此建设单相接地信息监管系统十分必要。
1配电网单相接地故障分析配电网接地系统可以分为3类:中性点不接地、经消弧线圈接地、经电阻接地。
这3种接地方式特性不同,在实际应用中存在差异,采用中性点经消弧线圈接地。
消弧线圈通常由电感和电阻串联或并联,通常仅适用于大电容电流系统。
原理是消弧线圈所提供的感应电流抵消容性故障电流。
随着配电网越来越复杂。
如果发生单相接地故障,故障电流可能超过阈值,无法自动控制灭弧。
因此,有可能威胁到配电网设备的绝缘和安全。
图1.1 消弧线圈补偿故障电流原理图解2选线的相关概述2.1选线原理谐振接地系统发生线路单相接地故障时,由于在故障点形成了接地回路,故障线路的暂态零序电流,数值上等于全系统非故障线路对地电容电流与流经消弧线圈的电感电流的总和,由于过补偿度不大,因此,难以用零序电流幅值的大小来识别故障线路。
不同接地方式配电系统的单相接地故障仿真分析陈亚,任建文(华北电力大学电气工程学院,河北保定071003)摘要:首先介绍了配电网的3种接地方式(不接地、经电阻接地、谐振接地)的原理和特点,然后利用MAT2 LAB仿真平台,对某10k V配电网的这三种接地方式进行了仿真比较,针对该配电网的输电线单相接地问题给出了较为准确的数值仿真解,指出了中性点经消弧线圈接地方式是目前比较合理的接地方式。
关键词:配电网; 谐振接地; 消弧线圈; 仿真中图分类号:T M727 文献标识码:A 文章编号:100324897(2005)05200672050 引言10kV配电网中性点的接地方式是一个涉及面非常广的综合性问题,它不仅是一个技术问题,还是一个经济问题。
首先,从技术的角度而言,它与整个电力系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、继电保护以及通信干扰和接地装置等技术问题有密切的关系。
其次,配电网中性点接地方式的选择必须与整个系统发展的现状和发展规划进行技术经济比较,必须全面考虑其技术经济指标。
随着电力工业的迅速发展和对供电质量要求的提高,选择一种有效的中性点接地方式是十分重要的。
1 配电网中性点接地方式传统的配电网接地方式有3种:中性点不接地、经电阻接地及谐振接地。
下面对这3种接地方式的原理及其特点做一个简单介绍[1,4,5]:中性点不接地,实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容(绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻)接地的,其零序阻抗多为一有限值,而且不一定是常数。
此时,系统的零序阻抗呈现容性,因接地程度系数k<0,ΔU可能高于相电压,故非故障相的工频电压升高会略微高过线电压。
最早的城市配电网由于规模不大,多采用中性点不接地方式。
在这种接地方式下,系统发生单相接地故障时,流过故障点的电流为线路的电容性电流。
在规模不大的架空线路网架结构中,这个值是相当小的,对用户的供电影响不大。
而且各相间的电压大小和相位维持不变,三相系统的平衡性未遭破坏,允许继续运行一段时间(2h以内)。
但是这种接地方式有一个极大的缺陷,就是当接地电流超过一定值时容易产生弧光接地过电压,将使系统的安全性受到很大的影响,对系统绝缘水平要求提高。
近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造,电网规模扩大,电缆线路不断增加,6~35k V中压配电网原有的中性点不接地方式已不再适宜,并已逐渐被其他接地方式取代。
对于中压电网来说,中性点经电阻接地的最初出发点,主要是为了限制电弧接地过电压。
电阻接地方式可以避免不接地方式中弧光接地过电压的产生,同时由于增大了故障线路的接地电流,使得故障选线可以很方便地实施,进而实现快速跳闸,使非故障线路不需要长时间承受过电压,降低了绝缘水平要求。
对于以电缆为主又能实现环网供电的城市配电网,这是一种较为理想的接地方式。
因为以电缆线路为主的电网发生单相接地故障时,流过故障点的电容电流很大,容易发展为相间故障,且多为永久性接地故障,需要及时跳闸,切除故障线路。
而环网供电可保证供电的连续性,最大限度地减少停电范围。
从目前国内农网及城网的发展情况看,依然是架空线路占多数,或架空线路和电缆混合电网,环网供电水平较低。
这些情况决定了国内配电网以中性点经消弧线圈接地,也就是通常所说的谐振接地方式为主要的接地方式。
谐振接地系统即中性点经消弧线圈接地的电力系统。
因为消弧线圈是一种补偿装置,故通常又被称为补偿系统。
消弧线圈是一种铁心带有空气间隙的可调电感线圈。
它装设于配电网的中性点。
瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除,保证系统不断电;永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间,可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷,不至于造成被动;系统单相接地时消弧线圈动作可有效避免电弧接地过电压,对全网电力设备起保护作用;由于接地电弧的时间缩短,使其危害受到限制,因此也减少了维修工作76第33卷第5期2005年3月1日 继电器RE LAY Vol.33No.5M ar.1,2005量;由于瞬时接地故障等可由消弧线圈自动消除,因此减少了保护错误动作的概率;系统中性点经消弧线圈接地可有效抑制单相接地电流,因此可降低变电所和线路接地装置的要求,且可以减少人员伤亡,对电磁兼容性也有好处。
同时由于消弧线圈还会使故障相恢复电压上升速度变慢,保证电弧的熄灭和避免发生重燃,从而具有降低过电压水平,使瞬时性接地故障自动消除等优点。
补偿电网在正常运行期间,为了限制中性点位移电压的升高,要求非自动消弧线圈适当的偏离谐振点运行。
否则,预调式的自动消弧线圈一般应加限压电阻,以利于电网的安全运行。
2 系统建模和实现2.1 输电线路模型和实现架空输电线路的参数R 、L 、C 是沿输电线路均匀分布的,一般不能当作集中参数元件处理,有些参数还是频率的函数。
研究短路和潮流时只需要工频正序、零序参数,它们可以从手册中查到或者用简单的公式推出[2]。
MAT LAB6.5里面的Si m PowerSyste m s (电力系统工具箱)提供了输电线路的两种数学模型,分别是集中参数π型和基于Berger on ’s traveling wave method (贝杰龙的行波法)的分布参数模型。
两种数学模型需要的序阻抗参数定义为Z 0=Z s +2Z mZ +=Z s -Z m式中:Z 0和Z s 分别为线路零序阻抗和正序阻抗。
图1、2是工具箱中的两种数学模型对输电线路仿真实现。
虽然架空线路一般不能当作集中参数元件处理,但是当线路长度不超过300km 时,可不考虑线路的分布参数特性,而只用将线路参数简单的集中起来的电路表示[6],所以在本文中用图2来模拟三相架空线路:图1 分布参数线路模型Fig .1 D istributed parameters linemodel本文中,还用到下面这种支路模型来模拟三相电缆线路,见图3。
2.2 接地点的建模和实现对接地点的建模,MAT LAB 工具箱提供了专门图2 π型线路模型Fig .2 πline model 图3 三相串联RLC 支路Fig .3 Three 2phase series RLC branch model的实现途径,接地点的位置通过接地模块与传输线的直接连接实现;接地发生时刻通过B reaker 模块内部参数S witching ti mes (转换时间)来整定,如图4所示(注:图中的R 模拟接地电阻)。
图4 接地点模型Fig .4 Gr ound fault model2.3 系统集成后的模型小电流接地系统是电力传输网的中间环节,根据电网络分割理论和等效代换理论,可将小电流接地系统从整个网络中分立出来。
为突出主要因素,将小电流接地系统的入端简化为无穷大容量的三相电压源。
如母线中性点有消弧线圈接地的系统,可将消弧线圈简化为电感和电阻,电感的数值可根据系统的接地电容电流和消弧线圈的补偿度计算得到(在下面的仿真实例中采用过补偿10%)。
图5是对整个小电流接地系统在MAT LAB 仿真平台下的实现。
图5 某小电流接地系统模型Fig .5 Model of power syste m with ungr ounded neutral86继电器3 仿真实例本文利用MAT LAB仿真工具箱对某一10k V 配电网进行仿真。
仿真了该配电网发生单相接地故障时,在中性点各种接地方式下系统的各相电压电流以及中性点电压的变化情况。
该电网中的变压器采用Three-phase Trans2 f or mer(T wo W indings)模型,变比取38.5k V/10.5 k V,为wye2wye连接方式。
母线带4条出线,这4条出线均是架空线路和电缆线路的混合线路。
架空线路用π型线路模拟,电缆用集中电容表示。
线路参数如表1和表2所示。
假定系统在0~0.04s时系统三相对称运行,在0.04s时传输线发生单相接地(假定是A相故障)[3]。
表1 线路长度Tab.1 L ine length k m 线路1线路2线路3线路4电缆线路 1.6700.967 1.185 2.530架空线路 6.25713.13 4.8959.438表2 线路正序及零序参数一览表Tab.2 Positive2and zer o2sequence parameters of the linesR0/(Ω/km)L0/(mH/km)C0/(μF/km)架空线路0.64.155.2e-3电缆线路\\0.27R1/(/km)L1/(mH/km)C1/(F/km)架空线路0.45 1.199.49e-3电缆线路\\\ 当过渡电阻为1Ω时,仿真得出的波形如下,其中图6和图7是中性点不接地时的波形,图8和图9是中性点经电阻接地时的波形,图10和图11是中性点经消弧线圈接地时的波形。
在仿真过程中,可通过改变过渡电阻值的大小来仿真电力系统单相接地的不同情况,表3到表5给出了当过渡电阻值分别为0Ω、10Ω、100Ω、2kΩ和∞(即无故障)时的各电压电流值。
图6 接地电阻电流和中性点电压波形(不接地时)Fig.6 W avef or m s of the gr ounded resistance current andthe neutral point voltage(ungr ounded)图7 三相电压和三相电流波形(不接地时)Fig.7 W avefor m s of three2phase voltage andcurrent(ungr ounded)图8 接地电阻电流和中性点电压波形(经电阻接地) Fig.8 W avef or m s of the gr ounded resistance current and the neutral point voltage(thr ough a resistance)图9 三相电压和三相电流波形(经电阻接地) Fig.9 W avefor m s of three phase voltage andcurrent(thr ough a resistance)图10 接地电阻电流和中性点电压波形(经消弧线圈接地) Fig.10 W avef or m s of the gr ounded resistance current and the neutral point v oltage(thr ough extincti on coil)96陈亚,等 不同接地方式配电系统的单相接地故障仿真分析图11 三相电压和三相电流波形(经消弧线圈接地)Fig .11 W avefor m s of three 2phase v oltage andcurrent (thr ough extincti on coil )从上面的波形及表3到表5可以看出,如果发生单相接地故障,在过渡电阻大小相等的情况下,中性点采用经电阻接地方式时流过故障相的电流最大,流过接地点的电流最大。