10kV配电网小电阻接地系统单相短路故障及其保护研究

摘要

10kV配电网主要有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地等运行方式。不同的配电网中性点接地方式各有其特点和优势。但是随着配电网结构与容量的变化，小电阻接地系统逐步成为了更好的选择。本文介绍了三种主要的接地方式原理及各自的特点；重点计算了配电网小电阻接地系统在发生单相接地短路故障时的稳态和暂态短路电流、分析了零序电容电流及其分布，理论分析了跨步电压的分布规律；仿真分析了不同过渡电阻值时小电阻接地系统单相故障的特性；设计并完成了小电阻接地系统单相短路故障的实验，得出了短路点附近的跨步电压分布数据；分析并给出了小电阻接地系统零序保护方案。
　　 本文研究内容主要包括以下几个方面：
　　 介绍了10kV配电网的不同接地方式发展概况及应用趋势，概述了配电网短路故障及其保护。
　　 分析了小电阻接地系统发生单相接地短路故障时的等效稳态和暂态电路，详细求解了稳态和暂态短路接地电流。给出了零序电容电流分布及其特性。阐述和理论计算了接地电阻及跨步电压。
　　 介绍了MATLAB软件及其在电力系统仿真应用。建立了10kV配电网小电阻接地系统在发生单相接地短路故障时的MATLAB仿真模型。仿真了不同过渡电阻值时的单相短路故障，得出了与理论计算及分析相符合的短路接地电流，小电阻电流，系统零序电压和系统三相电压的仿真波形。
　　 设计并完成了10kV配电网发生单相对地和单相对电线杆横担的两种常见短路的实验，给出了详细实验操作步骤，示意图以及需要注意的事项。得出了与理论计算和仿真分析相符合的实验数据。
　　 分析了小电阻接地系统的零序电流保护方案，介绍了零序电流的检测与获取，分析了零序电流保护配置和整定的方法，探讨了零序电流保护在小电阻接地系统中的性能稳定性问题，最后提出小电阻接地系统运行的保护设置的一些原则和方案。