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摘要：本文利用ATP程序，针对某地一地区的35kV电网，对中性点不同接地方式下的间歇性弧光接地过电压进行了仿真。根据仿真结果，提出了一种新型中性点接地方式：中性点经消弧线圈并联电阻接地方式，该方式能有效地降低弧光接地过电压，保障电网的安全、稳定、可靠运行。
关键词：单相接地，间歇性弧光接地过电压，中性点接地方式
1引言
随着电网结构的规模逐渐增大，变电站的出线增加，线路对地电容电流也随之增大。对于电容电流较大的线路，发生单相接地时极易引起间歇性弧光接地过电压。间歇性弧光接地过电压的大小与电网中性点接地方式密切相关。当接地电流大于10A时，接地电弧往往不能自行熄灭，当接地电流过零点时接地电弧会熄灭，当故障相恢复电压达到最大时往往又会重燃，这种过电压持续时间长，波及范围广，对系统中的绝缘薄弱环节危害较大。因此，降低弧光接地过电压的研究是很有必要的。
2 35kV电网中性点接地方式比较
我国35kV电网中性点接地方式主要有三种：中性点不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地。
中性点不接地系统虽供电可靠性较高，但易发生高幅值的弧光接地过电压，在非故障相的绝缘薄弱环节造成对地击穿，进而发展成为相间短路事故。
中性点经消弧线圈接地方式的优点为通过消弧线圈的电感电流补偿整个电网的容性电流，减小单相接地电流，使得接地电弧能够自然熄灭而不发生重燃，降低故障相的恢复电压，降低弧光接地过电压产生的概率。由于运行在欠补偿状态的消弧线圈会引起严重的谐振过电压，因此系统的消弧线圈均运行在过补偿状态。但是，当系统中电容电流较大时，需要较大的补偿容量，往往造成难以补偿或经济性较差，并且存在零序过流、零序方向保护无法检测出已接地的故障线路的问题。
经小电阻接地的系统中故障点发生间歇性电弧时，由于电荷可通过电阻泄露入地，中性点电位很快衰减，所以过电压幅值明显降低。但其跳闸频繁，降低了电网的可靠性，同时，如果跳闸不及时，较大的接地电流更容易使故障点及其周围绝缘损坏，导致相间故障的发生[1-3]。
3 仿真模型及仿真结果
运行经验表明，10~35kV系统的电容电流超过10A时，故障点的接地电弧难以自动熄灭。电弧的熄灭与重燃时间是决定间歇性弧光接地过电压的重要因素。目前有三种理论来解释弧光接地过电压的发展过程，即高频熄弧理论、工频熄弧理论和熄弧恢复抗电强度理论。其中，工频熄弧分析所得过电压值较接近实际情况，因此在本文所做的仿真中，均采用工频熄弧理论来分析间歇性弧光接地过电压
图1 ATP仿真电路图
图1为本文采用ATP/EMTP搭建的某35kV变电站仿真电路图，共有6条架空线出线，均采用LCC模型，其对地电容电流为23.83A。110kV侧用理想三相电源代替，变压器负荷侧采用三角形连接。假定出线6的C相电压达到负的最大值时发生单相接地，按照工频熄弧理论的观点，每隔半个工频周期依次在故障点发生熄弧和重燃。根据理论分析，电弧重燃两次后的弧光接地过电压差别很小，因此本文将电弧重燃次数设定为两次。
3.1中性点不接地系统仿真计算
中性点不接地系统当发生单相接地故障时可以带故障运行1~2个小时，供电可靠性高，但同时发生间歇性弧光接地过电压的幅值也高，危害较大。图2是中性点不接地系统故障点的间歇性弧光接地过电压仿真计算波形，从图中可以看出，A、B、C三相和中性点都产生了严重的过电压。
图3 脱谐度为-0.1故障点和中性点的间歇性弧光接地过电压波形
3.3中性点经小电阻接地系统仿真计算
图4为中性点接地电阻为100Ω时故障点三相和中性点电压波形。
图5 中性点经消弧线圈并联电阻接地时三相和中性点电压波形
仿真结果表明，经消弧线圈并联电阻接地方式对故障相的过电压电压限制效果最好。
4 结论
间歇性弧光接地过电压对电力系统危害极大，本文仿真计算了常见的三种接地方式下的间歇性弧光接地过电压，证明中性点经消弧线圈并联电阻接地方式集合了消弧线圈和电阻接地的优点，既能够降低三相过电压又能够降低弧光接地过电压产生的概率。本文的研究提供了一种新型的电网中性点接地方式。
参考文献
[1]平绍勋.电力系统内部过电压保护及实例分析.中国电力出版社，2006
[2]李福寿.中性点非有效接地电网的运行.水利电力出版社，1993
[3]要焕年.中压电网中性点接地方式发展的新趋势.高电压技术，1993，19（2）
论文作者:熊俊锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/8
标签：过电压论文; 弧光论文; 间歇性论文; 电网论文; 方式论文; 故障论文; 电弧论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;