一種抑制間歇性弧光接地過電壓的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電過電壓技術領域，特別涉及一種抑制間歇性弧光接地過電壓的方 法，尤其涉及一種IOkV中性點經(jīng)氧化鋅非線性電阻抑制間歇性弧光接地過電壓的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電力供應已無法滿足人們的需求，電網(wǎng)的安全問題日趨嚴重?；?于此，發(fā)展并擴大中壓配電網(wǎng)的建設是目前電網(wǎng)經(jīng)濟發(fā)展的主要任務。研宄表明，間歇性弧 光接地過電壓是配電系統(tǒng)的主要故障形式，而中性點接地方式是配網(wǎng)中人們防止事故的一 項重要的技術，因此研宄高可靠的中性點接地方式是中壓配電網(wǎng)發(fā)展亟待解決的問題。
[0003] 隨著配網(wǎng)容量的不斷增大以及電纜線路的大規(guī)模采用，中性點不接地方式在配網(wǎng) 運行過程中暴露出系統(tǒng)過電壓水平高的問題；中性點經(jīng)消弧線圈接地方式雖然能夠補償對 地電容電流，降低建弧率，但當發(fā)生故障時，故障支路零序電流較小，增加了選線的難度；且 電纜為非自恢復絕緣，當發(fā)生永久性故障時，不允許繼續(xù)運行，必須迅速切除故障，以免擴 大事故，消弧線圈系統(tǒng)不利于電纜線路的及時切除；中性點經(jīng)小電阻接地方式在實際運行 中，也遇到了相當多的問題，許多IOkV電網(wǎng)中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生跳閘，供電 可靠性顯著降低，停電事故增多，此外對人身安全構成嚴重的威脅。傳統(tǒng)的中性點接地材料 一般都是不變的電阻或電抗，這與日益多變的系統(tǒng)運行方式不再適應，其缺點也日益顯露。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種抑制間歇性弧光接地過電壓的方法，通過非線性電阻在 中電場區(qū)呈現(xiàn)小電阻的特性抑制弧光接地過電壓，解決了現(xiàn)有接地方式不能很有效的抑制 弧光接地過電壓，造成供電系統(tǒng)可靠性降低的問題。
[0005] 本發(fā)明采用的技術方案是，一種抑制間歇性弧光接地過電壓的方法，利用氧化鋅 非線性電阻模型抑制間歇性弧光接地過電壓，具體按照以下步驟實施：
[0006] 步驟1、依照中性點經(jīng)電阻接地單相接地故障的原理對配網(wǎng)系統(tǒng)進行等值處理，求 出正序網(wǎng)絡等值阻抗Z'i和含Rn的零序網(wǎng)絡等值阻抗Z'M
[0007] 步驟2、根據(jù)Z'pZ' 單相接地故障時健全相工頻電壓升高倍數(shù)K，確定中性點經(jīng) 電阻接地單相接地的1^需要滿足的條件，并求出中性點電阻值Rn的取值范圍；
[0008] 步驟3、結合氧化鋅非線性電阻伏安特性曲線，以及中性點電阻值的取值范圍，依 次確定氧化鋅非線性電阻的起始動作電壓U1dia、拐點電壓Uf、裕度電壓U2、擊穿電阻R1、小電 流區(qū)電阻R2、裕度電阻R3，將滿足以上參數(shù)的氧化鋅非線性電阻接地安裝在電路系統(tǒng)的中 性點位置，并將以上參數(shù)輸入到電力系統(tǒng)仿真軟件的非線性電阻模型中，得到氧化鋅非線 性電阻模型，完成配網(wǎng)系統(tǒng)的搭建，從而抑制間歇性弧光接地過電壓。
[0009] 步驟3的氧化鋅非線性電阻的起始動作電壓U1dia為通過仿真實驗尋找到的對應最 小位移電壓的UlmA，該仿真實驗為：在100-2000V之間選取多個UlmA值分別輸入到非線性電 阻模型里，運行模型后從波形圖中讀取到位移電壓值，尋找最小位移電壓，最小位移電壓對 應的U11^就為起始動作電壓UllM。
[0010] 步驟3的拐點電壓Uf為系統(tǒng)的相電壓。
[0011] 步驟3的裕度電壓隊為2. 33倍的相電壓。
[0012] 步驟3的札為U^與ImA的比值。
[0013] 步驟3的R2取中性點電阻值的取值范圍的上限值。
[0014] 步驟3的R3取中性點電阻值的取值范圍的下限值。
[0015] 優(yōu)選地，步驟3的電力系統(tǒng)仿真軟件采用ATP-EMTP仿真軟件。
[0016] 優(yōu)選地，選取多個UlmA值是以100V的間隔選取20個UlmA值。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是：通過考慮實際配網(wǎng)系統(tǒng)的短路容量、運行方式得出適合該 系統(tǒng)的中性點電阻值，進而形成適合該系統(tǒng)的氧化鋅非線性電阻的伏安特性曲線，與傳統(tǒng) 的中性點接地方式相比能夠有效的限制弧光接地過電壓，并且在故障消除后恢復中性點不 接地的方式運行，既保留了中性點不接地可靠運行的方式，又限制了故障的發(fā)展。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明抑制間歇性弧光接地過電壓的方法的流程圖；
[0019] 圖2是配網(wǎng)單相接地故障復合序網(wǎng)圖；
[0020] 圖3是健全相電壓升高倍數(shù)K和IZ' ^I/IZ/I、Ap的關系；
[0021] 圖4是氧化鋅非線性電阻伏安特性曲線；
[0022] 圖5是本發(fā)明抑制間歇性弧光接地過電壓的方法的氧化鋅非線性電阻分段線性 化模型；
[0023] 圖6是實施例的IOkV實際配網(wǎng)；
[0024] 圖7是中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生間歇性弧光接地過電壓時故障處三相電壓波形；
[0025] 圖8是中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生間歇性弧光接地過電壓時中性點電壓波形；
[0026] 圖9是中性點經(jīng)本發(fā)明氧化鋅非線性電阻接地時發(fā)生間歇性弧光接地過電壓時 故障處三相電壓波形；
[0027] 圖10是為中性點經(jīng)本發(fā)明氧化鋅非線性電阻接地時發(fā)生間歇性弧光接地過電壓 時中性點電壓波形。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0029] 參見圖1，本發(fā)明抑制間歇性弧光接地過電壓的方法，按照以下步驟實施：
[0030] 步驟1、依照中性點經(jīng)電阻接地單相接地故障的原理對配網(wǎng)系統(tǒng)進行等值處理，根 據(jù)配網(wǎng)系統(tǒng)的具體參數(shù)求出正序網(wǎng)絡等值阻抗Z'i和含Rn的零序網(wǎng)絡等值阻抗Z'。。
[0031] 中性點經(jīng)電阻接地單相接地故障的原理：
[0032] 由圖2中的單相接地故障復合序網(wǎng)圖可知，健全相電壓Ub、U。與健全相電壓升高倍 數(shù)K(以C相為例）：
[0036] 其中，Ea為故障前該點的相電壓；Z'pZ'^分別為正序、零序網(wǎng)絡的等值阻抗；Zsl為 系統(tǒng)正序阻抗；Zxl、Zxtl分別為故障線路的正序、零序阻抗；Rf為故障點過渡電阻；Zt為接地 變壓器阻抗；Xetl為系統(tǒng)的零序容抗。
[0037] 根據(jù)以上參數(shù)及Zgtl=(Zt+3Rn)/7(-jX。。）求出Z'JPZ' 0。
[0038] Z' !=Zsl+Zxl+Rf；
[0039] Z' 〇=Zg0+Zx0+Rf； 公式⑵
[0040] 步驟2、根據(jù)Z'i、Z'jp單相接地故障時健全相工頻電壓升高倍數(shù)K，確定中性點經(jīng) 電阻接地單相接地的1^需要滿足的條件，并求出中性點電阻值Rn的取值范圍。
[0041] 由式（1)可知，單相接地時的健全相電壓升高倍數(shù)K取決于Z^zT1的值。根 據(jù)IEC標準絕緣水平要求將單相接地故障時健全相工頻電壓升高倍數(shù)控制在1. 732倍以 下，即K< 1.732。令Z0/Z; =Iz0IIzi1Ie-M-W=|Z0|/|z;|e-/~，其中供I供2 分別為Z\、Z'C1的輻角，根據(jù)式可以得到健全相電壓升高倍數(shù)K隨|Z'J/IZ'J和△史的變化關系，當 如=奶-灼<60°時，K隨著IZ'QI/IZ'iI的增大而增大，而且不論IZ'QI/IZ'iI為何值，均能 保證K不大于1.732 ;而當/^>60°時，在Iz'cj/lz'」的較小值范圍內(nèi)，K隨著Iz'cj/lz'」 的增大而增大，而在IZ'^/IZ'」的較大值范圍內(nèi)，K隨著IzWt1I的增大而減??；而且 只有IZ'^I/IZ'iI在較小值時才能滿足K小于1. 732,實際系統(tǒng)中未必能實現(xiàn)，因此若要求 保證K始終小于1. 732,就必須滿足/^<60°，如圖3所示。
[0042]將公式⑵的Z'pZ'。代入Z0/Z;=|Z0|/|z;|e-，心網(wǎng)/㈣己-*，求出滿足 ~<60°時的Rn需要滿足的條件。
[0043] 分析不同短路容量以及不同電容電流^^與Rn的關系，可得到不同系統(tǒng)中中性點 電阻值的取值范圍。
[0044] 步驟3、結合氧化鋅非線性電阻伏安特性曲線，以及中性點電阻值的取值范圍，依 次確定非線性電阻的起始動作電壓UllM、拐點電壓Uf、裕度電壓U2、無窮大電阻Rtl、擊穿電阻 R1、小電流區(qū)電阻R2、裕度電阻R3，將滿足以上參數(shù)的氧化鋅非線性電阻接地安裝在電路系 統(tǒng)的中性點位置，并將以上參數(shù)輸入到ATP-EMTP仿真軟件的非線性電阻模型中，得到非線 性化的電阻伏安特性曲線模型，完成對配電系統(tǒng)的搭建。
[0045] 氧化鋅非線性電阻伏安特性曲線見圖4。氧化鋅非線性電阻的起始動作電壓U1dia 為通過仿真實驗尋找到的對應最小位移電壓的UlmA，該仿真實驗為：在100-2000V之間選取 多個U1dia值分別輸入到非線性電阻模型里，運行模型后從波形圖中讀取到位移電壓值，尋找 最小位移電壓，最小位移電壓對應的UlmA就為起始動作電壓UlmA。選取多個UlmA值可以以一 定的間隔選取，優(yōu)選地間隔是100V。拐點電壓叫為系統(tǒng)的相電壓，裕度電壓1為2.