[发明专利]一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法

说明书

本发明公开了一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法，首先对中性点小电阻接地系统发生单相接地故障时的短路电流进行了分析；其次按联络开关分别在配变处和母线出线处，运用Matlab‑Simulink搭建消弧线圈向小电阻接地系统进行负荷倒切的配变单相接地故障模型，仿真得到不同接地电阻下配变高压侧发生碰壳故障的配变故障入地电流、地电位升和流经人体电流；然后根据故障入地电流通过电磁场有限元分析模型仿真得到接地点地表电位分布，并分析接触电压、跨步电压、流经人体电流和配变接地电阻的关系；最后根据所得结果给出安全性防护结论。本发明能够有效抑制系统内部各种过电压、避免出现接地故障扩大为短路故障、电弧不易熄灭等问题。

技术领域

本发明属于电力领域，特别是涉及一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法。

背景技术

城市10kV配电网供电范围广、影响大，是电力系统重要的组成部分，对大型城市10kV配电网而言，中性点接地方式的选择关乎电网的安全可靠运行。近些年来，城市配电网电缆线路数量快速增加导致线路电容电流激增，谐振接地方式因消弧线圈补偿能力不足，无法更好适应于目前城市配电网的安全稳定运行，小电阻接地方式能有效抑制系统内部各种过电压、避免出现接地故障扩大为短路故障、电弧不易熄灭等问题，将城市配电网接地方式改造为小电阻接地成为更好的选择。10kV配电网采用中性点经小电阻接地系统在线路发生单相接地故障时，接地点附近可能存在危险的接触电压或跨步电压，对人身安全构成威胁。我国部分城市10kV/380V配电变压器采用高压侧外壳保护接地与低压侧工作接地共同接地方式，且在小电阻接地改造过程中存在消弧线圈接地系统向小电阻接地系统倒切负荷的情况，有必要考虑城市配电网架构对配电网小电阻接地方式下单相接地故障安全性进行分析研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够有效抑制系统内部各种过电压、避免出现接地故障扩大为短路故障、电弧不易熄灭等问题的一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种配电网中性点接地方式改造安全性分析方法，包括以下步骤：

1)、对中性点小电阻接地系统发生单相接地故障时的短路电流进行分析：

①对中性点经小电阻接地方式单相接地故障时的电流分布图进行化简得到中性点经小电阻接地方式单相接地等效电路图；

②根据电路图和节点电压原理，以大地和中性点为节点列写节点电压方程得：

式中：为中性点电压，R为中性点电阻，为三相对称电源， Rg为接地电阻，C为接地线路所在母线上的所有线路单相等值电容的总和

③因为单相接地故障不改变三相电源对称运行状态：

所以

④由上面两式(1)和(2)计算出中性点电压：

故障点的入地故障电流为：

2)、当联络开关分别在配变处和母线出线处时，运用MatlabSimulink搭建消弧线圈向小电阻接地系统进行负荷倒切的配变单相接地故障模型，仿真得到不同接地电阻下配变高压侧发生碰壳故障的配变故障入地电流、地电位升和流经人体电流：

①建立10kV配电网NES向NRS负荷倒切模型