城市配电网混合接地系统合环运行研究

作     者：贾恒 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗隆福

授予年度：2013年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：小电阻接地 谐振接地 合环运行 单相接地故障 零序电流保护 

摘      要：城市配电网中，合环操作是提高系统供电可靠性的一个重要手段，而中性点接地方式则会影响到系统短路后的过电压、短路电流大小，以及继电保护的选择。目前我国一些大中城市既存在谐振接地系统，也存在小电阻接地系统，两种接地方式处于混合运行状态。文章在前人研究基础上，对谐振接地系统和小电阻接地系统下单相短路时的暂态过程提出一套新的分析方法。在该分析方法的基础上，重点讨论和研究了两种接地方式下的合环过程和合环后发生单相短路故障的情况，对几种可能的合环方法进行综合评估，制定了最佳的合环策略。 文章首先对混合接地系统合环前各自发生单相短路的暂稳态过程进行分析。针对常规暂态分析方法的缺点和不足，提出了一种新型暂态分析方法。利用PSCAD/EM TDC程序进行10kV配电网的建模和仿真，并将结果与传统计算方法及新型计算方法进行了对比。通过波形对比和FFT频域分析对比，验证了所提出新型暂态计算方法的准确和有效性。对相关稳态分析作出补充和完善，使混合接地模式下单相短路故障的暂稳态分析理论完整统一起来。 其次，根据实验条件下某两所相邻变电站的中性点实际接地情况，使用PSCAD程序建立了与之相对应的系统模型。在对合环过程进行理论分析的基础上进行仿真，验证了相应暂态合环电流计算方法的正确性，得到了能成功合环的必要条件和最佳合环时间的计算方法。 根据某城区的一次10kV小电阻接地系统单相短路实验结果，获得了实际短路条件下的接地电弧特性。根据该实验结果和电弧特性，对原Mayr电弧模型进行了变换和改进。利用PSCAD中的Multiple Run功能分别获得了用于描述暂态电弧和稳态电弧接地情况下的最佳电弧模型参数。根据所提出的三种合环运行方式，分别带入电弧故障模型，对每种运行方式下的单相接地故障进行仿真。综合考虑系统过电压情况、零序电流大小及对继电保护的影响后，选出了最佳合环方式：两种接地系统应保留各自接地方式直接合环，但需在合环点处加装零序电流保护，并与小电阻侧原有零序保护进行逻辑配合。系统解环后，所使用的继保措施仍然有效。