20kV中性点接地和继电保护改造

1、. . 山东农业大学毕 业 论 文 20kV中性点接地和继电保护改造 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气工程及其自动化4班 届 次 2015届 学生姓名 官亚暖 学 号 20110695 指导教师 刘 平 老师二一五年六月十日装订线. . . 目 录摘要I关键词IAbstractIIKeywordsII1 绪论11.1 配电网采用10kV等级供电的局限性11.2 配电网为什么采用20kV等级供电21.3 20kV中压配电的发展前景31.3.1 国外使用20kV的配电电压31.3.2 国内采用20kV配电电压的情况31.4 本文的研究内容42 20kV配电网的模型和中性点接地的方式的概述

2、42.1 电网的参数42.2 220kV配电网的电容电流的计算问题52.3 20kV配电网的不同的线路类型中性点的接地方式的选择52.4 本章小结63 配电网的中性点的电阻的接地的方式的相关的理论73.1 单相接地故障问题73.2 通信的干扰73.3 接地电阻的选择原则83.3.1 间歇性电弧接地的过电压限制取值83.3.2 继电保护的整定83.3.3 通信的干扰93.4 本章小结94 灵活的接地方式在20kV配电网中的延伸及应用104.1 20kV的配电网的中性点灵活接地方式基本构成114.2 20kV配电网中性点的灵活接地方式工作状态114.2.1 稳态分析114.2.2 单相接地时电弧消

3、灭的原理和分析124.3 单相接地故障时的故障点的定位的数值和分析134.4 文章的小结135 结论与展望135.1 结论135.2 展望14参考文献15致 谢16ContentsAbstractIIKeywordsII1.1 Introduction11.1 The limitation of 10kV power supply for distribution network11.2 Why distribution network is powered by 20kV grade21.3 Development prospect of 20kV MV distribution31.3.1

4、 Distribution voltage of foreign 20kV31.3.2 The use of 20kV distribution voltage in China31.4 The contents of this research42 Overview of the 20kV distribution network model and neutral point grounding42.1 Parameters of the network42.2 Calculation of the capacitance current for 220kV distribution ne

5、twork52.3 The choice of grounding mode for different line type of 20kV distribution network52.4 Summary of this chapter63. The theory of the grounding of the neutral point resistance of the distribution network is related to the theory73.1 Single phase earth fault problem73.2 Communication interfere

6、nce73.3 Grounding resistance selection principle83.3.1 The value of overvoltage limit for intermittent arc grounding83.3.2 Setting of relay protection83.3.3 Communication interference93.4 Summary of this chapter94 The extension and application of flexible grounding mode in 20kV distribution network1

7、04.1 The neutral point of the 20kV distribution network is basically constituted of flexible grounding mode114.2 Flexible grounding mode of neutral point in 20kV distribution network114.2.1 Steady state analysis114.2.2 The principle and analysis of arc elimination in single phase grounding124.3 Nume

8、rical and analysis of the fault points of single phase earth fault134.4 Summary of the article135 Conclusions and Prospect135.1 Conclusion135.2 Prospect14References15Appreciation16ii20kV中性点接地和继电保护改造作者：官亚暖，指导教师：刘平（山东农业大学 机械与电子工程学院 讲师）【摘要】 随着我国国民经济的持续发展，同时也加剧了电力的供需矛盾，现行的10kV配电网在供电能力等方面就存在了很多的不足之处。依据我国

9、的实际情况已得到论证，20kV的电压从技术上来看是可以行的通的，在经济上也是优越的。本文将会这一课题进行全面而深刻的研究，主要体现如下几方面：1建立了5种20kV配电网系统，这当中既包含以电缆出线为主的负荷密度比较高的城市的电网，也有以架空出线为主的负荷密度比较低的农村的电网。并且根据变电站20kV侧出线的类型，最终给出了不同电网结构的配电电网的中性点接地方式的选择方案。而且也研究了配电网经中电阻接地系统的电阻的阻值的选取以及继电保护改造的问题。并且综合考虑了过电压、继电保护、中电阻的热容量、通讯的干扰等很多危及人身安全的很多个因素，并且提出了改造方法对于升压改造为的混合出线配电网，也提出了应

10、用新型灵活接地的方式。2提出了零序电流有功增量作为判据的故障点定位是行的通的。关键词： 20kV的配电网 中电阻接地新型灵活接地方式 升压改造 继电保护20kV Neutral Point Earthing and Relay Protection ReformAuthor: Guan Yanuan， Supervisor: Liu Ping（山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018）Abstract Along with the continuous development of our national economy, but also aggravate the contr

11、adiction between supply and demand of power supply and demand,the existing 10kV distribution network in the power supply capacity, there are many inadequacies. According to the actual situation of our country has been demonstrated, the voltage of 20kV from the technical point of view is can line, in

12、 the economy is also superior. This will be the subject of comprehensive and profound research,mainly reflected in several aspects as follows: 1.the establishment of the five of 20 kV distribution network system, which includes not only to cable outlet load density is relatively high in the city pow

13、er grid,to overhead outlet load density is relatively low in the rural power grid. And according to the type of substation 20kV side, the selection scheme of the neutral point grounding mode for distribution network with different power distribution network is given. It is necessary to study the dis

14、tribution network by the resistance in resistance grounding system resistance selection and relay protection modification problem. And comprehensive consideration of the over voltage,relay protection and resistance of heat capacity, communication interference etc. many endanger the personal safety o

15、f many factors,and put forward the reconstruction method for boost transformation to the mixed outlet distribution network, also proposed the application of a new type of flexible grounding way. 2. The fault point locating of zero sequence current active increment as the criterion is the line of the

16、 pass.Keywords 20kV distribution network; the new type of resistance grounding mode; boost transformation; relay protectionI1 绪论1.1 配电网采用10kV等级供电的局限性（1）随着我国经济的快速发展，电力的需求也大大提升，特别是城市地区和一些大的乡镇，导致了用电量的提升。目前10kV配电网也有一些不足之处，供电的范围也没达到需求。线路的供电范围，在负荷密度为25-35千瓦每平方千米为10-13千米，然而在我国农村的东部地区的用电负荷的密度大约为65-75千瓦每平方千米

17、，一个县几乎几百平方千米，用10kV的供电线路供电时，因为供电半径的限制，将会建设发电厂几十余座，需要花费许多投资，每一年光主变压器的消损就百万千瓦时那么多，不管从各个方面来看，都存许多问题。（2）网络消损大，电能的质量也差。就目前来看农村的配网线路消损率基本都在百分之十几以上，线路比较长，末端的线路电压过比较低，配变长时间低负荷运行，所以农网在很早就提出应用20kV电压10kV等级代替来完成的。所以，在用电负荷的持续增加、每行每业对用电质量的要求越来越严格的状况下，应用20kV电压等级和把城市电网和农村电网放在一起的创新和改造，应该把他放入工程项目的设计里面。（3）高负荷密度的供电很难得到满

18、足。伴随经济的持续增长，呈现出很多比如机场、车站、及商融中心等比较高负荷密度的用户，其中这部分用户采用110kV或35kV供电问题都得不到很合理的解决。现在的城市大部分采用供电，变电把电送人市区，110kV的供电范围1-2km，供电的面积为2-4平方千米，导致变电所过多，耗费也太多。但是20kV可以比较顺利的解决远距离和占地等各种各样的难题。（4）输变电的工程用地限制。从改革开放往后，快速发展的经济建设和不断提高的市民生活水准，城市的用电量增长的，比较客观的展现出我国的大中型企业已经赶不上快速发展的经济建设了。现在，我国的大中型城市，负荷密度已经30-50千瓦每平方千米或者更高。在这个形式下，

19、配电网供电就有些不太好。开始，若采用110kV降到城市10kV配电，负荷密度和供电半径限制，每平方千米都得建一座降压的变电所。假如把220kV降低10kV为配电，那么出线回路数就会多至数十回，导线的截面积和电缆的截面积就会变粗，导致出线不能布置。出线和电缆数量太多，就会产生道路困难的情形，与此同时造价大大增加，自身的消损也很难降低。第二，由于供电电压和导线的截面制约，导致线路比较多。所以根据设备的投资、基建占地、线路的走廊、等一系列方面都产生了许多问题。在比较大的城市找到高电压变电所变的越来越难。（5）短路容量和网络消损持续增高。城乡用户增加，变配电的负荷密度大大增加，导致电网消损严重。即使国

20、家对城乡电网加大了投资，大多数大中型城市110kV与220kV进入负荷中心，这些举措即使对供电能力减小消损等方面有好处，但是10kV短路容量也大幅度上升。一自从将高压引入负荷中心，在10kV侧频频有大面积开关燃烧事故，是什么原因导致的呢，可以说是在城市与农村电网的开发建设中，只顾提高输电电压，对电压电网的升压没有重视。在高用电时刻，直接给用户配网110kV的电流很大，电压比较低。这样通常会导致中低压配电和用电设备热稳定不足产生的故障。与此同时一次侧电源容量加大，如果二次侧产生短路，其电流超越了断路器开断的能力，这样会对开关造成无选择性的动作更严重时会发生爆炸，因此配电二次侧电压不提高，即便是将

21、变电站的线路放入市区中心，那也只不过是提高了电源的供电能力，降低线路损坏没有多大作用。（6）国际上的对接问题。在我国很多都是中性点不接地，绝缘水平也比较高，通常进口15kV到24kV电压等级的产品作用于10kV的电网，生产成本和投资利润都加大了。另外，在外国中压电网基本上都采用20kV的电压，法国，德国，美国还有日本印度这些国家电网都运行了很长时间。为了挺进国际市场，我们国家应该生产20kV电压设备，并且设计20kV的电网，这样才能把本地区供电问题解决好，设备的外贸出口也将挺进国际市场。1.2 配电网为什么采用20kV等级供电在我国采用20kV的配电电压进行了研究和学习，表明加电压制技术是通过

22、的的，从经济上来看也是很好的。就理论上看，20kV的优越性主要表现为：（1）线路的输送功率提升，同时有色金属也得到节约。当导线的截面积一定，电流不变的情况下，电压跟输送容量成正比，电压越高，容量越大。这样把输送容量提高1倍，即使要输送一样的容量，20kV导线截面跟10kV的相比可以减少一半多，有色金属也会节省下来。（2）中压网络半径的提高。如果电压的消损率不变，电力的负荷距离和电压的平方有一定的线性关系，具体来说是成正比。20kV相比10kV的供电距离提高了很多。那么电压的提高，供电半径也会大大提升。（3）将功率消损减小。在输送相同的功率的情况下20kV和10kV的差别在于，20kV是10kV

23、的一半，但是功损为其四分之一。但是在农村，电网的供电半径增大一倍，电能的消损大约能降低一半。（4）将电压的消损降低，将电能的质量提升。电压从10kV到20kV，假如负荷不发生变化，电压降减小四分之三；将负荷增加，电压降减小一半，相比10kV而言。（5）将变压器的空载负载消损减小。变压器的空载消损在额定运行时决定电网的空载损耗，但是同容量不一样电压等级的变压器，其空载消损的数值基本上是一样的从10kV到20kV的电压范围内，容量相同的变压器的空载消损总体是不变的，但是负载的消损很大程度上减少，那么总的损耗就会降低这样更加节能，更加利于经济。根据外国的电压等级及其改造，我国的重压配电电压是可取的。

24、原来法国的电压为380，225，150，20，5，0.38kV，现在改造成为380，225，90，20，0.38kV总五级；德国早在1860年前将配电电压改造成口等级10kV。但是不久改变了这种做法，并把6，10，15kV改为20kV，而且这种20kV被大部分欧洲国家使用作为配电网，比如意大利，波兰等国家。俄罗斯小部分是10kV，绝大部分是20kV等级的；在亚洲，有一部分国家如韩国都将20kV作为配电电压。60年代早期，韩国城网线损率很高，甚至达到百分之三十，后经过一系列措施提高输电的电压，但70年代线损还仍维持在百分之一左右。倘若在继续采取那样的措施看上去无济于补，这么长时间线损率仅仅下降百

25、分之零点五。韩国在80年代又开始采取措施进一步的提高配电电压，并把原来的3.3，6.6kV配电电压改为22kV以后，从1985年线损率降低到了一个新的水平。新加坡城网原来的配电电压为英制，配电电压为11kV左右，到了80年代改造后，一次配电电压升高为22kV甚至更高。日本于1980年把电压改为20kV，33kV，此外线路也采取了低压三相制，线损率降低至百分之五点七。以后的亚洲国家大多都采用这种电压等级，可见其优越性所在。研究表明，20kV的电压等级比较适合高负荷的密度，一些密度较大的市区中心，也适合偏远的农村地区，由此看来，它也适合我们国家社会主义初级阶段。在一些条件合适的地区，城镇配电电网的

26、发展趋势也必然是20kV的电压等级。将电压等级从10kV过渡到20kV将会是一项巨大的任务。1.3 20kV中压配电的发展前景1.3.1 国外使用20kV的配电电压国际上通常将20kV的电压等级规定为标准中压。美国，俄罗斯，加拿大和日本等国家将20kV电压等级列为国家标准。各个国家基本上朝着大城市用四级电压，小城市用三级电压的这个趋势发展。美国在1948年就用20.8-24.9kV的电压；然而法国和德国从20世纪60年代发展20kV的电压。五分之四的欧洲国家，比如意大利，都用的是20kV-25kV的配电电压。在20世纪60年代前苏联大部分城市都从10kV改为20kV。其中14个亚洲国家中就有9

27、个亚洲国家用的是20kV中压配电电压的等级，包括我国台湾，新加坡等。1.3.2 国内采用20kV配电电压的情况在我国用20kV配电的城市:（1）苏州的工业园。这个工业园区是苏州与新加坡一起开发的区域。这个园区人口较为密集，电力负荷也较为密集。总体上来看，它的平均负荷密度能达到50兆瓦每平方千米。重新规划的电网，高质量的供电，甚至满足全电缆配电。变电站内的主变压器大约220、110、20kV，并且每台220、110、20kV的变压器的容量是180MVA，每台110、20的为63MVA。变电站内的母线大部分为单母线四母线或者是单母线六分段环形的接线。它的工业园区的20kV配电网的中性点经过一个7.

28、7欧母的电阻接地。主变压器的低压侧的绕组侧大都用的是星型接线，在变压器的内部另设了平衡的绕组，将绕组接成一个开口三角形形状，这样就给3次谐波开通了道路。（2）辽宁本溪市南芬的一个供电公司。它的特点是给距离较远的农村和矿区提供电能，它的配电线路大都以架空线路为主。本溪市的供电公司下属公司自己设计出S-315/20的配电器并且通过了检验。南芬地区受自然环境的制约，负荷密度较小，配电的线路也比较长，中性点用的是调匝式消弧线圈，这样它能进行自动的跟踪和补偿。主变压器用的是Yyd的接线，20kV侧用电是Y接线，这样就比较直接的引出了中性点。（3）在云南昆明的“世纪城”的中压配电电网。因为“世纪城”的开发

29、面积达2.4平方千米，住在，共建，商贸这三个成为了用电负荷的主要形式。估计这个工程建设成功后使用负荷将会有8.65万kw，配电变压器的装机容量也将达到13.75万kVA。为了节约投资，也为了该片区域的正常使用，片区的中压配电网将采用的是20kV的电压等级，并且是否使用10kV也是个值得商讨的难题。1.4 本文的研究内容配电网的电压的等级从10kV到20kV以后，就要再重新选择中性点的接地方式和继电保护的一些合理的措施。20kV系统的中性点还有许多问题需要处理，运行经验的积累以及运行标准制定和完善。现阶段我国没有20kV配电网的专门的标准和量程，仅仅是在一些己经实施过的地区有了一些经验而已。在我

30、国有关配电网的科学研究，很少给出明确的结论，有也只是关于基本理论和优越性的分析而已。所以本文将从以下几个方面对20kV配电网的中性点接地问题进行讨论和研究：（1）建立20kV的配电网的5种最基本的模型，其中有负荷密度比较高的城市电网，这些电网通常以电缆出线为主，也包含负荷密度比较低的农村电网，而这些电网通常以架空线路为主要的形式。我们依据20kV侧的出线分析出不一样结构的20kV配电网的中性点接地的不同方案类型。（2）通过研究配电网经过电阻接地时系统的电阻阻值的选取和继电保护的改造问题等。我们从过电压、继电保护等或伤及人身安全的多个因素考虑，制定了电阻的阻值选取规则，那就是基于PSCAD/EM

31、TDC的仿真计算，对很多种20kV系统在特定的电流范围进行电阻的阻值选取与此同时也电阻的技术指标提出了基本的要求；也研究了20kV中性点经电阻接地条件下的继电保护特性，并且提出了改进的方法。（3）将10kV升压为20kV的配电网，应该把20kV的中性点接地方式用10kV的替代。在这种方式下，能够达到电气设备的要求，同时也能达到线路绝缘水平的要求，而且单相接地的故障选线也比较方便，这样也更利于供电的连续性和安全性。基于PSCAD/EMTDC对灵活接地方式的单相接地的故障的数值分析计算，关联的中性点接地的电阻的合理的阻值，验证出这种方法是可行的。2 20kV配电网的模型和中性点接地的方式的概述2.

32、1 电网的参数（1）主变压器的参数和联结的组别每台主变压器的容量大体上是100MVA，变比是110/20，它的空载损耗为70kw，它的短路损耗为340kw。110/20的主变压器的组别用的是Y0y0，把铁心柱上增添三角形的绕组，这样就会给三次谐波的电流开通道路。（2）线路的参数根据配电电网不同的结构对中性点接地方式的影响，我们进而设计了5种20kV的配电网，这些配电网都是不同结构的。与此同时架空线的比例和电缆线的比例不相同，他们代表了不同地区，不同等级市区和郊区的配电网。（3）线路的负荷为了把模型包含的以电缆出线为主的负荷密度也比较高的城市的电网过渡成为主要以架空出线为主的负荷密度也比较低的农

33、村的电网，负荷也都采用了这种。负荷1从到5，对应的结构从1到5的20kV配电网线路的末端的负荷。2.2 20kV配电网的电容电流的计算问题把电容电流作为确定20kV配电网的中性点接地的方式的依据。电容电流大体上包含有电气连接的架空线路、电缆线路和发电机变压器等多种元件的电容的电流，于此同时我们考虑大约5到10年的发展。配电网的电容电流会受到多种因素干扰，这就需要专门的仪器才能对其进行专业的测量，从而得到专业的精确度数值。大多数情况下，电容电流可以按照精确的计算公式或者经验公式来进行计算。对系统的电流电容进行计算这样才能对中性点接地方式进行合理地选择。2.3 20kV配电网的不同的线路类型中性点

34、的接地方式的选择能确定20kV的配电网的中性点接地方式的依据是电容电流。我们将通过变电站的出线的种类可以分为三种类型，它们分别是纯架空线路、纯电缆线路和混合线路。根据不同线路类型可以选择不同的中性点的接地方式，因为不同的线路类型的配电网各有不同。在本文中，依DL/T620-1997的交流电气装置的过电压保护和绝缘配合中规定和实际的运行经验，我们认为对于20kV的中压配电网的性质来说，假如系统的电容电流小于10A，那么就可以采用中性点不接地这一方式。倘若电容电流大于10安培小于150安培，基本上用的是消弧线圈接地的方式。倘若电容的电流大于150安培，那么就应该采用小中电阻的接地的方式。图2-3变

35、电站20kV纯电缆出线的电容电流随电缆总长度的变化曲线电缆总长度（km）20kV不同电缆截面（）的电容电流（A）55070951201501852403004005001018.520.122.524.826.828.831.434.637.441.646.62036.440.24549.653.657.662.869.274.883.293.23054.660.367.574.480.486.494.2103.8112.2124.8139.84072.880.49099.2107.2115.2125.6138.4149.6166.4186.45091100.5112.512413414415

36、717318720823360109.2120.6135148.8160.8172.8188.4207.6224.4249.6279.670127.4140.7157.5173.6187.6201.6219.8242.2261.8291.2326.280145.6160.8180198.4214.4230.4251.2276.8299.2332.8372.890163.8180.9202.5223.2241.2259.2282.6311.4336.6374.4419.4100182201225248268288314346374416466120218.4241.2270297.6321.63

37、45.6376.8415.2448.8499.2559.2140254.8281.4315347.2375.2403.2439.6484.4523.6582.4652.4160291.2321.6360396.8428.8460.8502.4553.6598.4665.6745.6180327.6361.8405446.4482.4518.4565.2622.8673.2748.8838.8表2-4变电站20kV纯电缆出现的电容电流与中性点接地方式选择2.4 本章小结变电站20kV侧的中性点接地的方式和中压配电电网的架设类型以及供电区域的接地方式也有很大的关系，主要技术可以参考如下：（1）对于

38、20kV加中压的配电电网来说假如系统的电容电流小于10安培，那么就可以采用这种中性点不接地的方式。倘若电容的电流大于10安培而小于150安培，那么就一般应该采用的是消弧线圈接地的方式。倘若电容的电流大于150安培，我们就一般会采用小中电阻接地的方式，这就比较适用于转供能力良好的，并且选用比较低绝缘水平的电缆的和开关20kV的中压的配电电网。（2）将10kV升压为20kV的线路，不应该用消弧线圈接地的这种方式，而是要用消弧线圈并联电阻的这种灵活的接地的方式，这样不仅能保证设备的耐压水平的基本要求，这样也能保证供电的安全性和供电的连续性。（3）据电容电流的不同，各种网络结构的配电网中性点接地方式的

39、选择方法的不同，具体的方法如上文。3 配电网的中性点的电阻的接地的方式的相关的理论相同的电网结构的配电网要比结构不同的配电网的电容电流大很多的，比如电缆线路中比例比较高的新兴工业园，那么电网规划就具有良好的转供能力，但是电容电流过大就会使消弧线圈的容量不足，造成不能有效的灭弧，如系统3、4、5。中性点经中电阻的接地方式在这一类20kV的配电网中就会具有比较好的运行效果。在6-20kV的配电网中，按照传统的分类可将电阻分为高、中、小三种形式。高电阻大于500欧母，接地故障的电流小于10-15安培；中电阻100-500欧母，接地故障的电流大于15安培，小于700安培；小电阻小于10欧母，接地故障的

40、电流大于700安培。3.1 单相接地故障问题中性点经过中小电阻的接地的系统中，系统如果发生了单相的接地故障，将会有比较大的电流流过中性点的电阻器，这样会导致在短时间内产生许多巨大的热量，中性点的电阻器必须要能够承受了该热量之后所能导致的温度升。比方说铸铁材料的最高的温升为340，不锈钢材料的最高的温升有时候能达到760。在通流时间一定的情况下，中性点的电阻的功率越大，那么电阻器的吸收的热量也就会越多，在这种情况下，对于那些材料一定的电阻器，为了满足动热稳定性的基本要求它的体积就应该增加，这样不但会使得中性点的电阻器的制造的成本大大提升，而且也会给中性点的电阻在系统中的安装带来许多不必要的麻烦。

41、因而，无论是从中性点的电阻的制造的成本来考虑，还是从安装角度来考虑都要求电阻具有比较小的热容量，也就是比较小的功率。当然，中性点的电阻器所吸收的热量还与它的通流时间长短有关，中小电阻的额定的通流时间其实是取决于继电保护的整定时间的，我们会在中小型的电阻的技术参数里面给予阐述。3.2 通信的干扰城市的配电网给通信系统造成的影响主要体现三个方面的磁场的影响、电场的影响和直接传导的影响，这些影响如果按照性质又可以分为危险影响和干扰影响等。一般情况下，对于那些和中性点经过中小型电阻的接地的配电的系统，配电的线路给通信系统造成的影响在发生单相接地的故障时是最严重的，并且在单相接地的故障时配电线路给通信系

42、统造成的影响主要体现在磁场的影响和直接传导的影响这俩个方面，而且这些影响主要就取决于接地故障的电流大小，因此各个国家在考虑这种类型配电网与通信线路的电磁的兼容问题的时候，都有必要限制单相接地的故障电流值应该在其允许的范围内。目前来看，我们国家20kV的配电系统给通信线路造成的影响到现在为止还没有颁布正式标准。如果需要比较精确的考虑配电网给通信线路造成的影响，那么就必须作具体的计算和分析，并且进行实地的测量，这样的工作量是比较大的。本文对此不会去作具体的测量和计算，而是会根据国内国外的经验提出一个可靠的参考数值。由于日本的国土面积太小，通信的线路和配电的线路之间的距离靠近的几率是比较大的，所以选

43、择这种中性点接地的电阻阻值的时候，就应该注意它对通信线路造成的干扰，所以一般就会采用高电阻接地的方式，对于22kV和154kV之间的架空线路接地故障的电流限制在100安培和200安培之间，对于22kV到77kV的电缆线的接地故障的电流限制在400安培和800安培之间，对通信线路所造成的干扰影响可以忽略不计。上海市做了配电系统给通信线路造成的干扰试验，实验结果表明上海地区的配电网单相接地的故障电流应该限制在1kA，这样就能够保证干扰所造成的影响在允许的范围之内了。广州市的小电阻接地的系统也是一样。在北京市的苏州工业园区也应该按1.5kA来考虑。于此同时，北京和广州10kV的配电网的中性点的电阻的

44、电流限制应该按照600安培来考虑，在实际的运行当中给通信线所造成的干扰的问题也不是很大。国内国外的试验结果和现在有的运的行经验都表明，接地故障的电流不应该超过1kA，基本上不会给通信线路造成干扰；如果接地故障的电流越小，那么其对通信造成的干扰也就会越小。3.3 接地电阻的选择原则对于配电系统而言，工频电压的升高本身不会给系统中正常绝缘的电气设备造成影响。中性点的阻性接地的系统发生故障的时候，保护装置就可一比较快速的切除故障的线路，考虑到输变电设备绝缘水平的影响，依据DL/T620-1997交流电气装置的过电压与绝缘配合中的规定，工频的过电压值不应该大于1.73p.u，并且越小越好。就20kV配

45、电网的中性点阻值的选取来说，按照现有的标准，应该把健全相工频的过电压控制在1.73p.u以内。除了要健全相电压以外，中性点的电压是本文重要的另外的一个方面，这将直接关系到变压器的中性点的绝缘问题和保护问题。在中性点不接地或者是中性点经过消弧线圈的接地系统中，变压器的中性点通常都采用的是全绝缘；但是在中性点经过电阻的接地系统中，变压器的中性点的绝缘水平直到现在以现有的标准中也没有明确的规定，要不要绝缘分级需要进一步的考虑和计算。3.3.1 间歇性电弧接地的过电压限制取值依据DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护与绝缘配合的规定，66kV及以下的系统在发生单相的间歇性的电弧接地故障的时候

46、，可以产生过电压，并且过电压的高低随着接地方式的不同而有所差异，就中性点阻性接地而言，一般情况下的电压不会超过2.5p.u。我们根据这个原则，对20kV的配电网的中性点阻值选取的时候，应该将间歇性电弧接地的过电压限制取值为2.5p.u。3.3.2 继电保护的整定在交流电气的装置的过电压保护和绝缘配合的标准中规定，中性点经过中小电阻接地的系统为了获得快速的选择性的继电保护时所需要的足够的电流，基本上采用接地故障的电流为100安培和1000安培之间。文献认为，当接地的电流大于400-600安培时，接地的电弧就能够稳定的燃烧，并且不会因为间歇性的熄灭而引起间歇性电弧的过电压，这样还有利于继电保护的比

47、较正确的动作。当继电保护时，比较灵敏的继电器一般会在0.4-0.6安培下就可以动作，比较一般的电流互感器的变比范围基本上是200/5-400/5之间。考虑到1.2-1.3的保证系数，因此只要接地的故障电流大于62.5安培，那么基本上就可以满足继电器的选型的要求。当然接地故障的电流在保证了继电器比较可靠的动作的基础之上，还需要让零序电流保护具有更加足够的灵敏度。因此我们从继电保护方面来考虑，单相接地的故障电流就能够取比较大的数值会更加有，所以在小阻值的选取时要充分的加以考虑。所以本文建议，在20kV的配电网中，小电阻接地方式情况下，接地的电流大于400安培，这样有利于继电保护的整定，并且不会引起

48、间歇性电弧过电压。3.3.3 通信的干扰在城市中的配电网给通信系统造成的影响主要可以从三个方面考虑，分别是磁场的影响、电场的影响以及直接传导的影响，并且这些影响如果按性质划分，又可以分为危险的影响以及干扰的影响。一般情况下，对于那些和中性点经中小型电阻接地的配电系统，配电线路给通信系统所造成的影响当发生单相接地故障时是最严重的，而且在单相接地故障的时候，配电线路给通信系统所造成的影响主要体现在磁场的影响或者是直接传导的影响，然而决定这些影响的主要是接地故障的电流的大小，所以各个国家在考虑这类配电网和通信线路的电磁的兼容问题的时候，就必须需要限制单相接地的故障电流的数值应该在被允许的范围之内。目

49、前来看，我们国家的20kV的配电系统给通信线路所造成的影响到现在还没有颁布正式的标准3.4本章小结这一章基于PSCAD/EMTDC，对于电阻阻值的选取进行了合理的数值分析计算，并且对20kV配电系统中中性点经一中电阻在接地条件下的继电保护的特性加以研究，在此基础上提出了一些可靠参考意见。（1）这一章考虑了系统对电容电流的影响，综合了各地的配电网的运行的经验，并且考虑了很多种约束的条件从而进行了配电网的中性点接地中电阻的阻值的选取，当选取的约束为系统，发生单相接地故障时，那么健全相工频的电压应该升高不超过1.732p.u，而且接地故障的电流应该在0.4kA和0.7kA之间，其中中性点的电阻电流应

50、当限制0.6kA以下。（2）根据在选取的原则下，对于系统1、2、3在分别考虑了它的最大对地电容电流对应的取值为190A，263A，336A可选取中性点电阻的取值范围分别是20欧母到28欧母，19欧母到22欧母，17欧母。如果考虑偏差的话，系统3、4、5的阻值选取分别可以修正为22.5欧母到25.2欧母，20欧母到21欧母，17欧母。如果从过电压和继电保护这俩方面来进行考虑，中电阻的阻值越小就越有好处；倘若从中电阻自身的热容量这方面来考虑，那么中电阻的阻值越大就越有利。所以对于系统3、4、5这三个系统来说，就应该因地制宜，就应该在合适的阻值范围里面确定那个最好的中性点接地的电阻的阻值。应该引起注

51、意的是，比较大的对地电容电流系统在选取的过程中对中性点电阻的阻值要求更加的严格，也就是说适合的Rn的范围很小，在进行选择的时候就需要更加慎重一些。对于20kV的配电网，其中性点经过电阻的接地系统，电阻的阻值一般应该选取15欧母到30欧母。（3）通常在20kV的架空线路中一般采取中途来附加自动配电开关的措施，这样可以扩大短路保护的保护区域，也可以使之与10kV的原系统做同等程度的整定，这种方法比较适用于那些长距离的架空配电线路的系统。但是需要特别引起注意的是，因为20kV的电缆网包括一部分的混合网，其线路的充电电流比较大，中性点运行方式跟10kV的相比有些不一样，这样导致零序保护的定值需要在进行

52、调整。4 灵活的接地方式在20kV配电网中的延伸及应用配电网的电压升到20kV并不是将10kV的配电电压进行否定，而是在10kV的配电网的基础上更加的完善，从而更加合理的利用资源，从而更大程度上节省升高电压的成本。在升高电压的改造过程中，一部分设备的设施比如架空线路和一部分电缆线路，可以直接进行电压的升压，但是这俩个部分的电压升压后，原来设备的耐压水平就会满足不了20kV的配电网的要求。趟若用的是传统的不接地或者是消弧线圈接地的方式，就肯定会对设备的运行的安全造成隐患，并且会产生单相接地的故障下系统选线很困难等众多问题。如果采用传统的低电阻接地的方式，那么单相接地故障线路频频跳闸的问题就难以解

53、决。并且普通的10kV配电网的转供能力比较弱，将对供电的连续性造成比较大的影响。由此，采用消弧线圈并联电阻的比较灵活的接地方式将会是解决问题的一个重要的措施。图4-1 消弧线圈并联电阻接地方式原理图4.1 20kV的配电网的中性点灵活接地方式基本构成自动调谐消弧线圈，接地的电阻器和控制器构成了灵活接地方式下的中性点的设备。如果20kV侧是三角形联接，那么就还需要提供的是20kV系统的中性点的Z型接地的变压器，用来测量中性点电流、电压和线路电流这三个部分的互感器。基本构成的方式如上图所示。控制器完成对电流互感器和电压互感器的测量分析，从而完成监测电网的电容电流和自动调节消弧线圈的电感量以及自动选

54、择有故障的线路等一系列功能。4.2 20kV配电网中性点的灵活接地方式工作状态我们可以按照电网的正常的运行，单相瞬时接地时的故障以及单相永远接地的故障分析工作的原理。（1）电网的正常运行电网在正常的运行时，消弧线圈处于过补偿状态，并且离谐振点比较远。中性点的接地电阻退出运行。（2）瞬时接地时的故障在发生单相接地时的故障并且零序的电压超过了整定值，消弧线圈在控制器的调节下进入过补偿状态。（3）永久性接地的故障经过一定的时间延迟，零序的电压超过了电压的整定值，控制器认定为永久性的接地故障，中性点接地的电阻投入后会延时退出。4.2.1 稳态分析（1）电网在正常情况下的运行电网在正常条件下运行的时候，

55、那么中性点的电压为零，消弧线圈中也没有电流通过。这时候在相电压的作用下，线路三相的导线对地的电容就会处于一种正弦交流充电的状态从而使零序电流为零。（2）瞬时性接地时的故障系统发生接地故障时零序的电压会超过预先设定的数值，我们第一步把它按瞬时性接地时的故障处理，此时的消弧线圈被调谐到过补偿这一状态。如图4-2所示，实线的箭头标注的是容性电流，虚线箭头标注的是感性电流。图4-2 单相接地时电流电网分布4.2.2 单相接地时电弧消灭的原理和分析消弧线圈的脱谐度和弧隙恢复电压之间的关系消弧线圈可以使故障的惨流减小，从而电弧自己熄灭，给电弧的最终的熄灭提供了条件。下图4-3就是消弧线圈的补偿电网接地时的

56、零序的等效电路。图4-3等效电路图4.3 单相接地故障时的故障点的定位的数值和分析我们不能用那些常规的分支的比较方法来确定馈电线路的单相接地的故障点。所以我们只能应用故障的指示器来安装处线路来完成了故障的定位。这一篇文章所采用的方法是，采用投入中性点的并联接地的高阻Rn的前后，以指示器安装处的零序电流的有功分量的增量来作为判定的依据，从而判断故障指示器是不是处于故障的区间内部。4.4 文章的小结这一章我们对20kV的配电网在中性点灵活接地条件下的理论分析和数值计算，从而得出了如下的结论：（1）当单相接地的时候，将消弧的线圈调整为接近谐振点的运行，于此同时也起到了减小故障点的残流的作用以及减低故障的相电压会迅速恢复速度这一作用，它对电弧的熄灭很有好处，并且能够避免重燃。（2）