Analysis of Intermittent Arc Overvoitages in Low Resistance Grounded Systems

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况.首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况.最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生.     

小电阻接地系统间歇性弧光过电压分析

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况。首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况。最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生。     

燃弧间隔对10 kV电缆线路的影响

弧光接地过电压严重危害10 kV输电线路,理论上弧光接地过电压幅值是额定值的3～3.5倍,实际中由于燃弧时间间隔和燃弧时间等因素过电压的幅值低于理论值,为了更好地分析电弧重燃与熄灭的过程,建立与实际情况更为吻合的电弧模型,对燃弧时间间隔对过电压和故障点电流的影响进行分析。通过建立准确的电弧模型分析电弧重燃的时机与过电压水平的关系,分析电弧的燃弧特性为预防弧光接地过电压提供理论依据。研究建立了Mary电弧模型,通过分析两次电弧燃弧时间间隔对弧光接地过电压和故障点电流的影响,发现两次燃弧时间间隔越长电弧产生的整体过电压水平越低,电弧重燃后的电流也会随着间隔的增加幅值不断降低。     

配电网间歇性电弧接地过电压的仿真分析与对策

在中性点不接地系统中,因间歇性电弧接地产生的过电压较高,且持续时间长,可能危及设备绝缘,甚至引起相间短路。采用仿真计算的方法,研究了10 kV和35 kV系统的间歇性电弧接地过电压,计算结果表明过电压的大小与系统参数、接地电弧的熄弧时间、电弧重燃次数和弧道电阻等因素有关。在最不利的情况下,过电压可达4.5倍以上。并结合实际系统提出了多种防范措施。     

基于MODELS的工频弧光接地过电压的仿真

弧光接地过电压是中性点不接地系统中危害最大的过电压之一。目前,关于弧光接地过电压的研究大都采用系统仿真,基于工频熄弧理论,通过控制开关的闭合来模拟电弧的熄灭和重燃,观察弧光接地过电压情况。由于电弧的熄灭和重燃具有强烈的统计特性,电弧不一定是在工频过零时熄灭,也不一定是在电压达到最大值时重燃。因此,按一个工频周期来设定开关的开闭时间模拟弧光接地过电压时,模型不够准确。鉴于这种情况,在对弧光接地过电压产生机理深入研究的基础上,提出了一种新的开关控制方法,采用EMTP中的控制系统暂态分析TACS模块和MODELS模块对开关的控制部分进行处理。运用MODELS模块中特定的MODELS语言编写控制程序,输出一个信号作为TACS开关的输入控制信号,当满足给定电压和电流门槛值时,开关便会相应地闭合及断开。不必按一个工频周期来设定开关的开闭时间,提高了仿真模型的精确性。将其应用于10 kV中性点不接地系统及小电阻接地系统的弧光接地过电压的研究,取得了预期效果,具有很好的应用前景。     

基于MODELS的工频弧光接地过电压的仿真

弧光接地过电压是中性点不接地系统中危害最大的过电压之一.目前,关于弧光接地过电压的研究大都采用系统仿真,基于工频熄弧理论,通过控制开关的闭合来模拟电弧的熄灭和重燃,观察弧光接地过电压情况.由于电弧的熄灭和重燃具有强烈的统计特性,电弧不一定是在工频过零时熄灭,也不一定是在电压达到最大值时重燃.因此,按一个工频周期来设定开关的开闭时间模拟弧光接地过电压时,模型不够准确.鉴于这种情况,在对弧光接地过电压产生机理深入研究的基础上,提出了一种新的开关控制方法,采用EMTP中的控制系统暂态分析TACS模块和MODELS模块对开关的控制部分进行处理.运用MODELS模块中特定的MODELS语言编写控制程序,输出一个信号作为TACS开关的输入控制信号,当满足给定电压和电流门槛值时,开关便会相应地闭合及断开.不必按一个工频周期来设定开关的开闭时间,提高了仿真模型的精确性.将其应用于10 kV中性点不接地系统及小电阻接地系统的弧光接地过电压的研究,取得了预期效果,具有很好的应用前景.     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

10kV配电网系统弧光接地过电压研究

比较了中性点直接接地、不接地、经消弧线圈接地等接地方式的安全性和供电特点,从理论上利用EMTP/ATP电磁暂态程序建立仿真模型,以吉林省66 kV某变电站发生的10 kV单相接地故障为例,计算了弧光接地过电压并分析了降低弧光接地过电压的措施,得出中性点经消弧线圈接地,能够降低弧光接地过电压的幅值;接地残流小于10 A时接地电弧易于自熄弧;弧光接地过电压标幺值由中性点不接地时的2.01降至0.97;在脱谐度绝对值相等条件下,消弧线圈工作在过补偿和欠补偿状态下的弧光接地过电压幅值相差不大。     

小电流接地系统接地故障处理研究

<正>0引言现阶段国内小电流接地系统一般采用中性点经消弧线圈接地方式或经大电阻接地方式来限制接地故障电流在10 A以下，利用过零熄弧的原理，降低电弧重燃概率，防止电力设施因弧光过电压而损坏绝缘，或诱发电气火灾等次生灾害事故。从原理上来讲，在小电流接地系统中，     

中压配电网单相接地故障熄弧后的电气特征分析

配电网单相接地故障熄弧后的电气变化规律不仅决定过电压水平、电弧是否重燃以及重燃时的电气特征,更将对故障诊断方法的适应性与可靠性产生影响。利用配电网单相接地故障等值电路对系统故障恢复过程进行了分析,发现不同接地方式系统的零序网络在熄弧后均存在衰减的振荡过程。其中不接地系统的零序电压幅值大、振荡频率远低于工频、持续时间长,相电压存在较长时间的过电压。经消弧线圈接地系统的零序电压幅值大、振荡频率略大于工频、持续时间一般在5个周期以上。由于拍频现象会导致故障相1.1倍以内的过电压,经小电阻接地系统振荡频率远高于工频且幅值小、衰减速度快。利用ATP-EMTP验证了3种配电网接地方式下系统单相接地熄弧后恢复过程符合上述规律。     

基于热稳定原理的中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护

受环境因素及电弧自身燃、熄弧特性影响,间歇接地故障燃弧持续时间常小于保护动作时限,传统接地故障保护难以有效动作.分析小电阻接地系统接地故障特征,并比较出线与中性点零序电流关系,基于接地电阻器在故障期间发热、故障消失后散热的热稳定原理,提出一种中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护方法.该方法利用零序电流构造故障期间的发热特征能量,利用热量差构造故障消失后的散热特征能量,发热特征能量越限后保护动作.经仿真与现场录波数据验证可知,该方法不易受故障间隔时间与过渡电阻影响,可作为现有中性点小电阻接地系统的出线后备保护,提高系统运行可靠性.     

水轮发电机中性点经消弧线圈接地暂态过电压的研究

文章研究了发电机中性点经消弧线圈接地系统考虑燃熄弧条件、发电机不对称度、调谐度、品质因数Ｑ值的影响等因素时的单相间歇电弧接地过电压,研究结果表明,前两者对暂这电压的影响较大。对发电机组甩负荷和频率变化时发生单相间歇电弧接地的暂态过电压进行了计算,计算表明动态电势是主要的影响因素,并提出了限制措施。     

一起用户大面积停电典型事故的案例剖析

化工、冶金类企业容易发生间隙性弧光接地过电压、操作过电压、谐振过电压等问题。通过对某大型化工企业一次大面积停电事故的事故现象、现场情况、事故波形的分析和讨论,阐明了其电气接线、运行管理、故障过程均具有典型性,分析了事故原因和中性点接地方式、截流过电压保护、运行环境、低压接线方式等对该事故的影响,并为化工、冶金类企业的供电安全提出了建议。     

中性点经高阻接地电网故障电弧建模与弧光接地分析

中压配电网绝大多数故障为电弧接地故障,针对Cassie与Mayr这两个经典电弧模型在单独使用时只能考虑到对流散热或传导散热,具有片面性,而二者结合使用却恰好可互补,故而在ATP-EMTP平台下将这两种模型进行搭配并合理设置。通过仿真,分析研究了中性点经高阻接地配电网单相电弧故障时的特性,并将电弧模型用于间隙性电弧接地故障仿真,符合实际情形,证明了电弧模型可有效地反映弧光接地过电压,及小电流接地系统中中性点电阻对降低电网弧光过电压的作用。     

考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。     

35 kV系统中性点不同接地方式对铁磁谐振的影响研究

35 kV系统中铁磁谐振过电压频繁发生,对系统造成很大的危害。利用理论分析和EMTP-RV仿真相结合的方法,分析了中国35 kV系统3种中性点接地方式(中性点不接地、经消弧线圈或小电阻接地)下由电磁式电压互感器(PT)饱和引起的铁磁谐振过电压,研究结果表明,在中性点经消弧线圈或小电阻接地系统中,只要消弧线圈或小电阻的参数选取合适,能够将中性点位移电压限制在电压三角形内,可有效抑制铁磁谐振的发生。     

500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系

为考虑雷击架空输电线路后,雷电流在避雷线、杆塔、接地网和土壤中的动态散流过程,建立了输电线路-杆塔-接地网一体化雷电全波电磁暂态模型,计算冲击接地电阻和反击过电压。基于全波电磁暂态模型,从冲击接地的概念出发,将土壤电阻率、雷电流波前时间和幅值对输电线路的影响直接反映在雷电过电压上,对雷电过电压与冲击接地电阻计算公式进行拟合。研究表明：波前时间减小和土壤电阻率增大均会使冲击接地电阻值与雷电过电压增大。不考虑火花效应时的冲击接地电阻值与雷电流幅值无关,雷电过电压随雷电流呈正比例增大。在进行接地网设计时,应考虑能使雷电过电压值下降的接地网射线的有效长度。