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1、毕 业 设 计（论 文）小电流接地系统单相接地故障仿真与分析系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师姓名、职称：完成日期 2011 年 12 月 10 日论文题目：小电流接地系统单相接地故障仿真与分析 专 业：电气工程及其自动化 姓 名：赵 娜 （签 名）： 指导教师：王清亮 （签 名）： 摘 要 我国366kV中低压配电网大多数采用中性点非有效接地运行方式，俗称小电流接地系统。小电流接地系统的单相接地故障是常见的故障形式，占全网故障的80%以上。当故障发生时故障相电压为零，非故障相电压上升为线电压，但是三相电压依然对称，系统可以带故障运行12h，提高了系统运行的
2、可靠性。但是必须尽快找出故障相并排除故障以免事故扩大和设备损坏。由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，小电流接地系统单相接地故障检测比较困难，接地线路的选择一直没有得到很好的解决，严重阻碍了供电可靠性和自动化水平的提高。因此，研究小电流接地系统单相接地故障特征，不仅对配电线路单相接地故障的快速准确定位和线路修复、可靠供电具有直接帮助，而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都具有十分重要的意义。本文首先对电力系统各种中性点接线方式做了简要介绍，分析了小电流接地系统两种不同的中性点接线方式的基本原理及运行特点，并对这些接线方式的运行参数进行了综合比较。在深入分析小电流接地系统单相接地故障时的稳态和暂
3、态电气量的基础上，系统的研究了小电流接地系统单相接地故障的分析方法，总结论述了小电流接地系统正常时，各相电压电流的一些基本现象和基本规律；在发生单相接地故障后，系统电压电流的变化情况和各相对地电容电流及系统零序电压的情况。并且利用Matlab仿真软件搭建了小电流接地系统单相接地故障仿真模型，分别对小电流接地系统中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统进行仿真，通过设置统一的线路参数、仿真参数，给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图，最后根据仿真结果，得出重要结论及以后注意的问题。 关键字：小电流接地系统；单相接地故障；Matlab仿真Subject：Simulation and Analys
4、is of Single Phase Grounding Fault for Small Current Grounded SystemSpecialty ：Electrical Engineering and AutomationName ：Zhao Na （Signature）： Instructor：Wang Qingliang （Signature）： Abstract Neutral non-effective grounded system is widely adopted in power distribute networks of 366kV in China, it al
5、so called small current grounded system, and the single-phase-to-earth fault happens most frequently in the system, almost 80% of all faults in the system. During occurrence of the fault, the voltage of the grounded phase down to zero and the voltage of the ungrounded phase up to the line voltage is
6、 still symmetrical under fault conditions, the system can keep operating for two hours. However the fault line must be detected quickly to avoid more seriously fault and destroying devices. The fault line detection is a difficult problem, especially in the resonance-grounded power system, because th
7、e small fault current and arcing effect etc. so the research of the fault line detection is very necessary and valuable. This article firstly introduces the neutral point connection mode of power system, analyzes the fundamental principle and its function characteristics of the two modes, and compar
8、es the parameters of each mode synthetically. This paper analyzes the steady and transient process of the small current grounded power system, especially on the resonance-grounded power system. The paper makes a model of the small current grounded system and simulates it. Furthermore, an unify simul
9、ated model of indirectly grounded power system is established in this paper , set equal line parameters and simulation parameters with the Simulink package of Matlab. Presents the simulation results and waves of primary parameters. Finally, point out the main problems of the indirectly grounded powe
10、r system and theirs development orientation in the future.Key words: Small current grounded system; single-phase ground fault; Matlab目 录第1章 小电流接地系统单相接地故障的概况31.1 本课题的产生背景及研究的意义31.2 接地方式研究现状31.2.1 国外中性点接地方式的发展概况31.2.2 国内城乡配电网中性点接地方式的发展概况41.3 论文的主要工作5第2章 小电流接地系统单相接地故障过程分析62.1 电力系统各种接线方式62.1.1 电力系统接线方式的
11、分类62.1.2 小电流接地方式的主要特点62.1.3 小电流接地方式对选线的影响72.1.4 配电网接地方式的发展趋势82.2 小电流接地系统两种接地方式介绍92.2.1 中性点不接地方式原理综述92.2.2 中性点不接地方式运行状况分析92.2.3 中性点不接地方式系统特点112.2.4 中性点经消弧线圈接地方式122.2.5 中性点经消弧线圈接地方式运行状况分析132.2.6 中性点经消弧线圈接地方式系统特点152.2.7 两种中性点接地方式的综合比较162.2.8 中性点经高阻接地方式162.3 小电流接地系统单相接地故障稳态分析172.4 小电流接地系统单相接地故障暂态分析202.4
12、.1 暂态时刻的电容电流202.4.2 暂态时刻的电感电流212.4.3 暂态时刻的故障特征222.5 本章小结23第3章 小电流接地系统MATLAB建模与分析243.1 MATLAB在电力系统中的应用243.1.1 MATLAB简介243.1.2 SimPowerSystem介绍253.1.3 常用元件263.1.4 系统构建293.2 小电流接地系统仿真模型构建303.2.1 中性点不接地系统的仿真及计算303.2.2 中性点经消弧线圈接地系统的仿真及计算353.3 主要研究结论363.3.1 中性点不接地系统的仿真结果与分析363.3.2 中性点经消弧线圈接地系统的仿真结果与分析413.
13、4 本章小结45第4章 结论和展望464.1 主要研究结论464.2 待解决的问题和展望47参考文献48致 谢50引 言电力系统是由发电、变电、输电、配电、供电、用电等设备和技术组成的将一次能源转换为电能的统一整体。电能由发电厂发出后，通过各级变电所经高压输电网送到电力用户侧，然后经配电网供给用户。一般来说，110kV以上电压等级网络属于输电网，666kV电压等级属于配电网。配电网是电力系统的重要组成部分，在电力系统的各个环节中作为末端直接与用户相联系。电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中性点是否接地及以何种接地是涉及到绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压等级、系统
14、接线和系统稳定等多个方面的综合问题。中压配电网通常采用中性点不直接接地方式，其中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式、中性点经高阻接地方式、中性点经小电阻接地方式。1我国的666kV配电网电力系统多属于小电流接地系统，一般采用中性点不接地或者中性点经消弧线圈接地的工作方式，因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，又称中性点非有效接地系统。接地故障是指由于导体与地连接或对地绝缘电阻变的小于规定值而引起的故障。根据电力系统运行部门的故障统计，由于外界因素（如雷击、大风、鸟类等）的影响，配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以
15、上。当发生单相接地故障时，由于不能构成低阻抗的短路回路，接地电流很小，故称为小电流接地系统。它的优点在于发生单相接地故障时多数情况下可以自动熄弧并恢复绝缘。当线路发生永久性单相金属接地故障后，三相系统的线电压仍然是对称的，大小与相位并不变化，但系统的接地相对地电容被短接，对地电压都变为零。为防止另一相在接地而引起两相短路甚至三相电路，因而必须限制一定时间内排除单相故障。长期以来，国内外电力领域的专家学者对小电流接地系统单相接地故障问题进行了大量的研究。发生单相接地故障时，以往采用的检测原理大多是基于故障时产生的稳态信号。但是由于稳态信号比较微弱，受外界因素及运行方式影响大，致使在实际的工程应用中难以提取有效地故障信号。而且，配电网络故障复杂多变，如系统中性点补偿度、各出线长
