万方数据课题研究背景及意义定位装置结构与功能硬件设计方案装置程序设计本章小结配电网单相接地故障点定位策略研究室内模拟单相接地故障实验,万方数据三峡大学硕士学位论文引言绪论课题研究背景及意义配电网故障定位的发展历史及研究现状本文的主要工作配电网单相接地故障特征分析中性点不接地系统单相接地故障稳态分析中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障稳态分析小电流接地系统单相接地故障暂态分析本章小结单相接地故障点定位装置的研制单相接地故障类型现场情况的调研异频信号注入法定位装置结构与功能硬件设计方案装置程序设计本章小结配电网单相接地故障点定位策略研究室内模拟单相接地故障实验电网实际线路单相接地故障实验单相接文其有效值是综合上述分析可知，单相接地时的零序等效网络如图所示，接地点有零序电压，各相的零序电流通过其对地电容形成个回路图中表示线路Ⅲ本身的零序电容电流。线路Ⅰ线路Ⅱ线路Ⅲ图单相接地时零序等效图综上所述零序网络由各线路的对地电容构成回路，对地电容越小其零序阻抗越大。非故障线路的零序电流等于其对地电容电流。中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障稳态分析若中性点不接地配电系统的对地分布电容较大，当其发生单相接地故障时就会产生很大的对地电容电流，而在接地点就会流过很大的电流，很可能会导致弧光过电压的发生，使健全相的电压进步的增大，致使其绝缘性遭受非常大的损害甚至诱发更严重的故障。为此，我国电力设备过电压保护设计技术规程规定，当和的电网中总的对地电容电流值分别大于和时，需要在其中性点处安装消弧线圈来抵消接地点的电容电流。如果配电网的中性点经消弧线圈接地，当其相发生完全单相接地时，系统中的电容电流和电感电流如图所示。与中性点不接地系统相比，其不同之处就是在接地点处流过的电流中多了由消弧线圈产生的电感电流，此时接地电流和电感电流为式中是整个系统总的电容电流为消弧线圈产生的电流电感值万方数据三峡大学硕士学位论文线路Ⅱ线路Ⅰ线路Ⅲ图中性点经消弧线圈接地系统相接地故障示意图通过分析和可知，两者电流方向相反叠加后将相互抵消，因此便会减小接地点处流过的电流。比较和可以发现两者相位相差，并且不难得出在消弧线圈的补偿作用下，在接地点处流回的总电流将会减小。其等效的零序网络如图所示。线路Ⅰ线路Ⅱ线路Ⅲ图中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障时的零序等效网络图消弧线圈的补偿方式分为完全补偿欠补偿和过补偿三种。完全补偿是指，此时接地点流过的感性电流与容性电流完全抵消，接地点电流为零。这种方式可以很好地避免弧光过电压的产生，但该情况下，将会致使配电线路产生串联谐振危害系统的安全，故此补偿方式不允许在系统中使用。欠补偿是指，此时接地点流过的感性电流只抵消了部分容性电流，接地点将流过较小的容性电流。但这种情况下，当运行中的系统有所变化导致了电容万方数据三峡大学硕士学位论文电流变小时，则也可能会使造成谐振现象的产生，故此补偿方式基本也不允许在系统中使用。过补偿是指，此时接地点流过的感性电流比容性电流大，故接地点流过的电流将呈感性。这种情况下，既能有效地消除弧光过电压，还不会导致系统产生串联谐振，故此补偿方式在系统中应用广泛。可以用补偿度来表示过补偿的程度。般情况下选择。综合以上分析当系统使用过补偿的方式时，故障线路流过的零序电流为与系统对地电容电流相互抵消后的感性电流。与中性点不接地系统相比，过补偿方式将使故障与正常相具有相同的电流方向，使故障判断更加困难。小电流接地系统单相接地故障暂态分析当中性点经消弧线圈接地系统在相电压接近最大值瞬间发生单相接地故障时，其，故在个系统中不管其中性点经消弧线圈接地还是不接地，单相接地故障若是发生在相电压接近最大值瞬间时，其暂态过程基本相同,。在中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障瞬间，可用图的等效电路来分析接地点处的暂态电容电流暂态电感电流和暂态接地电流。图单相接地暂态电流的等效电路图其中，补偿电网三相的对地电容变压器三相线路等在零序回路中的等值电感零序回路中的等值电阻，分别为消弧线圈有功损耗的电感和电阻等效的零序电源电压。中性点不接地系统的暂态等值回路就是把图中的和开路，其暂态电流的分析和暂态电容电流的分析基本相同。下面主要分析中性点经消弧线圈接地系统的暂态过程。万方数据三峡大学硕士学位论文暂态电容电流分析由于暂态电容电流的自由振荡频率较高，而，故等值回路中的，不考虑。用组成的串联回路和电压，便能确定暂态电容电流。由图可得下面的微分方程式当时，回路电流的暂态过程具有周期性的振荡和衰减特性当时，回路电流具有非周期性的衰减特性。由于暂态电容电流是暂态自由振荡分量与稳态工频分量组成的，而时且有，经拉普拉斯变换等运算可得其中，电容电流的幅值暂态自由振荡分量的角频率自由振荡分量的衰减系数，而为回路时间常数故障时相电压的相角。若系统运行方式不变，则为常数。若较大，则其自由振荡衰减较慢反之，则衰减较快。由于自由振荡分量跟和均相关，因此，从理论来说，不管是在相位角为任何值时发生单相接地故障，都会产生自由振荡分量。当单相接地故障在时发生，其电容电流的自由振荡分量出现最大值，在为自由振荡的周期时，为通过式可知，暂态自由振荡分量的最大幅值与自由振荡频率和工频频率之比成正比。当单相接地故障在时发生，其自由振荡分量出现最小值，在时，为由式可知，暂态电容电流的自由振荡分量和工频电容电流幅值相等。故若单相接地故障发生在时，暂态电容电流便不会产生。配电系统的暂态过程与其运行方式和大小等都有着定的联系。当线路比较长时，其自振频率就会比较低，同样其电容电流的暂态振幅也就会比较小，其自由振荡基本上只会持续大约个工频周期。万方数据三峡大学硕士学位论文暂态电感电流分析由非线性电路理论可知，暂态时铁芯的磁通方程式与铁心不饱和时的相同。故在求消弧线圈的电感电流时，只要求出暂态时消弧线圈铁芯的磁通表达式便可解决。通过图可写出下面的微分方程式式中，消弧线圈相应分接头线圈的匝数消弧线圈的铁心磁通。由于消弧线圈的磁化特性曲线在补偿电流工作的范围内需要保持线性的关系，即。而前面已假设三相的对地电容均相等，故在发生单相接地故障之前消弧线圈中是没电流的，也就是说。在该条件的基础上把的值代入到公式中，便能够求出磁通为式中，为稳态磁通，为补偿电流的相角，为消弧线圈的阻抗，为电感回路的时间常数。因，故可取，。将，代入到公式中，通过化简得出由式，同时有，，可知暂态电感电流为消弧线圈的磁通和电感电流均由稳态交流分量和暂态直流分量组成，且其暂态过程振荡的角频率与电源的角频率相同，其幅值和接地瞬间电源电压的相角相关。当单相接地故障发生在时，经过后，和均达到最大值，分别为通过分析可知，暂态电感电流的持续时间与发生单相接地故障瞬间电压的相角和铁芯的饱和程度相关。若，则其电感电流的直流分量较大,时间常数较小，其衰万方数据分类号密级公开硕士学位论文配电网单相接地故障点定位装置及策略研究学位申请人李红刚学科专业电力系统及其自动化指导教师黄悦华教授二四年五月万方数据,万方数据三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。