厂用电10kV中性点接地方式分析5300字

厂用电10kV中性点接地方式分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u8370厂用电10kV中性点接地方式分析综述 152671.110kV电网接线图 114111.1.1电容电流测量 2221221.1.2线路参数计算 272361.2厂用电10kV电网单相接地故障分析 4301971.2.1中性点不接地 4103261.2.2中性点经电阻接地方式 8202951.2.3中性点经消弧线圈接地方式 15273711.3间歇性电弧过电压原理分析 18180561.1.1高频熄弧理论 19185001.1.2工频熄弧理论 221.110kV电网接线图模拟l0kV交流电网所需要搭建的交流接线示意图如下图3-1所示，接线所需两台电压等级为18kV/l0kV，额定容量2100kVA的变压器，当变压器工作时，全部都携带负荷运行，每段母线上都分别携带9个出线回路连接到用户端上，这18个回路中存在4条电缆—架空线混合输电线路，剩余主要应用的都是电缆线路，电力线路的参数都可以使用π型电路进行等值。图3-110kV电网接线示意图1.1.1电容电流测量电网中存在的电容电流通常可以由消弧线圈的参数的种类来进行确定，一般使用估算法、直接测量的方法与间接测量的方法都可以用来确定得到的相应的电容电流相关的取值。不同的供电系统都需要用一个经验性的公式来估算得出电容电流的大小，而且这些电容电流在电力系统的运行中受到很多影响，但是它们的大小会随着时间而动态地发生变化,所以估算得出的电容输电流的大小精度并不高，与真正的实际的电容电流相比会存在很大的误差。直接法，即为对电容性电流的数值进行直接的相关计算，使用这种直接测量的方法依赖人工进行单相接地，由于目前我国的电力系统都拥有十分复杂的接线，如此很有可能会造成各种事故，例如造成线路中短路故障的情况出现，有可能容易造成各种接地性的导线短路,危害涉及到电力工作人员和电力设备的安全。间断法测定是一种目前普遍广泛应用的间接测定电容电流的方法，间接测定法主要类型包括中性点外加电源与外加电容法这两种方法。由于10kV的电力系统的中性点不能被直接引出，因此我们目前只能综合考虑是否选择相对低外加电容这种方法，经过了多次实际测式，电站的变电器10kV侧实际外加电容电流大小应该大致是21.19A。1.1.2线路参数计算因为无法准确的测定出线路的长度，所以一般都使用LGJ-120的数据来进行分析，对地电容的大小几乎接近于零，所以可以计算出线路在单位长度内X1和r1X1=0.343Ω/km,r1=0.271架空线路的电容电流公式(1.1)计算得到:ICL=(2.7~1.3)UL式中，可以使用UL来代表额定电压(KV)，使用ICL来代表架空线路中的电容电流(A),使用L代表电网中的线路长度(km)，系数用公式(1.1)计算单位得到电容电流：ICL电缆线路电容计算公式(1.2)所示:I式中，可以使用IC来代表电网中的额定线电压(KV),使用S代表线路中的导线截面积(mm通过查找数据分析可以确定单位长度电缆的数据如表3-1所示。表3-1单位长度电抗、电阻、电容性电流的数值电缆型号X1(ΩrICL(ΩYJV22-250.0940.7400.591YJV22-500.0820.3900.755YJV22-700.0790.2800.844YJV22-950.0760.2001.043电力设备在运行时所出现的电容电流的增值大小，可以按照下表3-2估计。表3-2电容电流增值表电压(kV)610153660110增值(%抽水蓄能发电站工厂的10kv架空线路的电容性电流计算公式如下图表3-3所示。表3-3架空线路电容电流线路编号架空线路长度(m)电容电流值(A)L10133530.110L10219970.065L10342680.139L10424480.082总计76260.401通过计算可以所得出厂用电10kV的架空线路总的电容电流是0.401A按照工厂设计的10kV电网接线图可以得到不同型号电缆对应的数据，如表3-4所示。表3-4电缆线路的电容性电流电缆型号电缆长度(m)电缆电容电流(A)YJV22-2534762.07YJV22-5059174.49YJV22-702160.17YJV22-9560356.35总计1569811.06研究表3-3与表3-4我们可以确定，电网中母线上所存在的电容性电流的大小为11.531A。研究表3-2，能够得出10kV电网中出现的电容性电流的增值大小为16%，故电容流的大小大概是15.64A。1.2厂用电10kV电网单相接地故障分析蓄能电站10kV工厂用电针对选取不同的接地形式下过电压和接地位置故障电流进行了对比和分析。因为在一个系统中每次出现故障时其特征都是始终保持恒定的。选择一个由架空线路L201进行仿真，在运行中出现单相接地的故障的瞬间作为案例来进行了仿真。在本次模拟仿真接地模型的设计搭建中,对不同的仿真接地方式参数进行了各种参数的综合统一设计配置,仿真的接地时间参数表示方式为0~0.5s。故障状态产生的时间一般在0.1~0.25s。接地点的故障位置设计可以用电力接地器的故障位置模型设计Three-phasefault与其他电力传输线路的直接接地联系和直线连接方式来设计实现，过渡相位点的接地电阻系数R可以设为10Ω，启动电路仿真，得到各个中性故障相位点的接地电流、中性点接地电压、非故障相电压。1.2.1中性点不接地中性点不接地方式仿真模型如图3-2所示。图3-2中性点不接地方式仿真在中性点不进行接地下系统的仿真波形图如图3-3所示。当接地点的过渡电阻值不相同时,得到的仿真的数据结果如表3-5所示。表3-5中性点不接地的仿真数据故障点过渡电阻(Ω)B相电压(U∅C相电压(U∅中性点电压(U∅故障点电流(A)01.501.610.641182.3651.341.390.619175.23101.231.240.599165.321001.131.170.506125.1220001.011.050.051101.26图3-3中性点不接地下系统的仿真波形图通过数据分析图3-3和下图数据显示表3-5,可以清楚看到随着各个点和过渡点的相接地电阻的电压变化而逐渐增大,故障各点的接地电流与非故障相电压都会逐渐趋向降低或逐步减小,当其中一个点的过渡相电阻电压变化为零时也即便是发生了一种金属质性的接地故障时,故障点的接地电流就会变化最大,对整个电力系统所可能造成的不良影响也将有人会认为是最严重。1.2.2中性点经电阻接地方式中性点经过电阻接地的方式进行仿真的模型结构如图3-4所示。图3-4中性点经电阻接地仿真当中性点通过一个低电阻(10Ω)的进行接地时,系统仿真的波形显示如图3-5所示。图3-5当中性点通过一个低电阻(10Ω)的进行接地时,系统仿真的波形当中性点通过一个高电阻(500Ω)的进行接地时,系统仿真的波形显示如图3-6所示。图3-6当中性点通过一个高电阻(500Ω)的进行接地时,系统仿真的波形图当中性点接入一个小电阻后,其仿真的数据结果如表3-6所示。表3-6中性点经电阻的仿真数据中性点接入电阻值(Ω)B相电压(U∅C相电压(U∅中性点电压(U∅故障点电流(A)101.171.240.151189.9501.191.300.247111.21001.211.360.30181.32001.221.410.32759.15001.241.450.41838.7可以从图3-5、图3-6与表3-6之中能够看出，当使用经过一个高电阻进行接地时，此时非故障相存在一个十分大的工频过电压，能够很好的限制接地出现的过电压大小，并在出现单相故障时，存在于故障点的电流并不算大，能够在一定的时间内稳定的运行。而如果经过一个10Ω的小电阻进行接地的话，此时出现在非故障相出现的工频过电压可以被测量为1.17U∅与1.24U∅，较好地限制了过电压。不过因为故障点存在一个很大的电流，所以当出现故障时，并不能持续运行。同使用中性点不进行接地的方式1.2.3中性点经消弧线圈接地方式中性点经消弧线圈仿真模型如图3-7所示。图3-7中性点经消弧线圈接地仿真(1)中性点经消弧线圈(完全补偿)后的接地系统仿真的波形结构如图3-8所示。图3-8中性点经消弧线圈(完全补偿)后的接地系统仿真的波形中性点经过消弧线圈后的接地补偿度不一样时,仿真的数据结果如表3-7所示。表3-7经消弧线圈接地的仿真数据补偿度B相电压(U∅C相电压(U∅中性点电压(U∅故障点残流(A)-15%1.3191.3440.70912.401.3141.3390.6128.315%1.2961.3090.60112.5对于中性点经过一个消弧线圈后在不需要补偿度的特殊情况下进行了仿真分析，可以从图3-8、图3-9、图3-10中我们能够通过计算分析获得仿真结果，即表3-7。从结果分析出，如果中通过消弧线圈进行接地当为完全补偿的话，这时非故障相出现的工频过电压可以确定为1.314U∅和1.339U∅，当接地故障发生时，此刻故障点存在的电流最小，从这方面我们可以分析出当近似为全补偿时，故障相所处的电流也就越小。但是如果补偿度越低，就更有可能导致中性点位移的电压持续上涨。如果出现的是过补偿或者欠补偿时，接地点所出现的故障电流一般都十分地小，不过消弧线圈一般上并不会使用欠补偿方式，这是由于当系统正常运行中如果存在线路退出的情况时，容易造成线路出现谐振，生成过电压。所以我们通常使用消弧线圈来进行过补偿，并且需要将补偿度控制在从对中性点不同的接地方式进行仿真分析结果相对比可以看出，使用小电阻进行接地的方式，能够很好的限制非故障相出现的过电压，但是限制非故障点所在位置电流的能力明显存在不足。如果使用消弧线圈接地的方式，不但能够很好地限制非故障相所出现的过电压，也能够很好地限制发生接地故障时的故障点电流，它们都具有不接地及低电阻接地这两种特点。1.3间歇性电弧过电压原理分析电力系统电网的过电压主要可以划分为工频电压，操作电压，间歇电弧过电压，谐振电压四种。随着现代信息科学和技术的进步，电网在其规模和结构上也变得越来越大型化、越来越复杂，电力系统中如果在运行过程中出现的故障，极有可能导致一些过电压产生，本章节主要针对间歇性电弧过电压所引起的原因做一些分析。当出现间歇性接地电弧时，接地点存在过电压的主要原因是由于电弧的复燃现象的发生，并且每次接地电弧熄灭都会对接地点产生较大的过电压。间歇电弧在中性点不接地的电力系统中的故障概率也是非常高，约占电网所有接地点故障概率总数的60%。一旦线路中出现单相的接地故障，此刻设Ua=Ub=UcI式中，U∅为最高相电压有效值，ω为工频电源角频率，C研究实验数据分析可知，IJ值不论大小为何值，均会在接地点出现一个过电压，接地点的电弧在燃烧情况下将会受到IJ的直接影响，但是只有当IJ值很大时,因为电弧在接地时出现暂时性熄灭的状态的持续的时间较小，这样电弧才能够稳定地持续进行燃烧。由于IJ值非常小，因此电弧绝缘的强度可以用很快的速率进行恢复，这时电弧也几乎不能在出现重燃现象，临时性的电弧一旦完全熄灭便可能转化成成为永久性的电弧熄灭。但是如果IJ值不大不小时，就有很大几率因为被许多因素的相互干扰，所以间歇电弧在进行接地过程中所产生的过电压无法被很好地进行预估。在二十世纪初，高频熄弧理论和工频接地熄弧熄弧理论都被发现，它们主要都是对于间歇性过电压变化问题做了深入的理论分析和探讨研究，不过对于工频熄弧理论所分析的接地过电压比较前更接近实际的接地情况。1.1.1高频熄弧理论C0为各相对地电容，Cm为相间电容，如果不计算导线上的电感，电源的相电压为U∅。如果出现单相的接地故障时，在A相存在的相电压的最大值U∅，A相的相间电容C和B相、C相的对地电容Cm存在互相并联的关系。U式中，δ=而此时中性点的初始电压会上升:U系统产生新的稳态值:U而且每相工频电压的振荡幅度数值应该为稳态值和初始值相差的数值，振荡角频率范围要远远大于超过了工频振荡角的频率，所以高频振荡出现的较短一段时间内，电源端的电压会一直保持恒定，所以非故障相的过渡过电压频率的定义公式为:式中U式中ω最大过电压在ω`U通过电力系统中电源及导线的等值电阻系数R与其导线的泄漏电感系数G可以确认它的衰减系数a0a一般a0e架空线路1-α取值0.9~0.99，电缆线路时1-α取值0.7~0.80。当故障点发生首次出现高频移熄弧后，由于被重新分配B、C相电容，这就直接使得总储存能的损失了大约1/3左右，从而直使得中性点出现了位移:通过振荡后非故障相电压将趋于稳定值:U通过振荡后非故障相电压将趋于稳定值:U故障相电压升至:U 导线中损失的能耗可能会让中性点的对地电位渐渐下降，同一个系统的所有电源的电势都相加在一起，可以计算得出每相对地的电压瞬时值，在半个工频周期后，此刻中性点电压下降的公式表示为:U在电力系统中，1−β取值0.85~0.95。这样就可以继续地重复上述的过程，由于存在较大的能量损失，使得中性点和各相之间的相电压最初值转化为:U多次反复重复了上述的过程后，可以得知当出现单相接地故障时，同时存在间歇性的电弧，将会使得中性点的