20kV配电网中性点接地方式选择以及继电保护整定的研究

摘要

随着电力负荷密度的不断提高，10kV的配电网的供电能力已难以适应配电网发展的需要，未来10～20年，我国配电网建设规模将越来越大，土地和空间资源紧缺的问题将更加突出，严重制约配电网的发展。将现有10kV配电网设施升压为20kV的技术改造，经技术经济论证是可行的，并且一些城市或地区已经投入运行。中性点接地方式选择是一个综合性的技术问题，与系统的供电可靠性、设备安全、通信干扰等问题有密切的关系。升压为20kV后需要重新选择合理的中性点接地方式以及相应的继电保护改造。本文针对这一课题开展了如下研究：
　　1.根据20kV侧出线类型，负荷密度大小，建立了六种不同结构的配电系统，既包括以电缆线为主的高负荷密度的城市电网，也包括架空线为主的低负荷密度的农村电网以及混合线路出线的电网；根据20kV侧出线类型的不同和电容电流的范围，给出了不同电网结构的20kV配电网的中性点接地方式选择情况。
　　2.分别对20kV配电网中性点的三种接地方式——中性点不接地、经消弧线圈接地和经低电阻接地方式下的弧光接地过电压进行了仿真研究，给出了发生单相接地故障时，各种接地方式下弧光过电压的波形图和倍数表。从仿真结果中可以看出：中性点不接地系统发生单相接地故障时的弧光接地过电压最严重;中性点经消弧线圈接地,能够降低弧光接地过电压的幅值;中性点经低电阻接地方式有效地抑制了接地故障电弧过电压。
　　3.分析了20kV配电系统中性点不接地方式下的铁磁谐振产生的原因，从H.A.Peterson模拟实验曲线中，得到了产生各种谐波振荡的条件，并提出了消除铁磁谐振的方法。
　　4.讨论了20kV配电网的继电保护的整定情况，特别是经低电阻接地系统的继电保护配置，指出20kV系统必须设置零序电流保护。提出采用零序功率方向保护解决单相高阻接地故障问题，并用苏州供电公司的实例说明，与零序过流保护相比，零序功率方向保护在可靠性和灵敏性方面都起到了较好的效果。对20kV系统中的主变压器、变电站母线以及开闭站的零序保护给出了具体的建议。

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第一章 绪论

§1-1 20kV电压等级配电网的意义

§1-2 国内外发展动态

§1-3 各种中性点接地方式的特点

§1-4 本文研究内容

第二章 20kV配电网模型建立与中性点接地方式选择

§2-1 配电网系统接线图

§2-2 配电网参数

§2-3 模型电容电流计算

§2-4 不同线路类型的中性点接地方式选择

§2-5 本章小结

第三章 不同中性点接地方式下的弧光接地过电压

§3-1 弧光接地过电压产生原理

§3-2 仿真模型建立

§3-3 仿真结果分析

§3-4 本章小结

第四章 中性点不接地方式下的铁磁谐振

§4-1中性点不接地方式下铁磁谐振产生的原因

§4-2中性点不接地方式下的消谐措施

§4-3本章小结

第五章 20kV配电网系统继电保护整定

§5-1 20kV系统中的线路过电流保护探讨

§5-2 20kV系统零序保护整定

§5-3本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果