中性点经消弧线圈及其并电阻接地系统的MATLAB仿真发表

中性点经消弧线圈及其并电阻接地系统的MATLAB仿真发表

杨福利1刘文玲2

（1.天津市天变航博电气发展有限公司1天津300384；2.天津建筑机械厂天津300384）

摘要：近些年来，伴随着我国科学技术水平的高速提升，消弧线圈在我国配网系统中得到了极为广泛的应用。中性点经消弧线圈并联电阻接地是一种能有效抑制弧光过压的方法。通过对消弧线圈并联电阻在不同阻值情况下的仿真,得出电阻阻尼率对电网故障电压的影响,通过仿真实验,得出对故障相电压恢复的影响

关键词：中性点经消弧线圈；并电阻接地系统；MATLAB仿真发表

一、消弧线圈并联电阻接地方式的结构

消弧线圈并联电阻接地方式的主体结构为，自动调谐消弧线圈，控制器、检测元件、接地变压器等，不同部件的功能和作用主要体现在：Z型接地变压器，主要负责供应系统中性点；消弧线圈，发挥电容电流补偿作用；可调电容器组，发挥电感调节作用；可调电阻器，防止电压过大功能；中性点电压互感器，能够得到中性点位移电压；母线电压互感器，主要收到母线电压。

二、消弧线圈并联电阻接地方式的运行原理

当配网处于常规运转状态下，控制器则发挥着动态、实时测量功效，主要能够测出中性点位移的电压，同时，也能测得消弧线圈中通过的电流大小。当测量所得量发生变化，可以对消弧线圈电感加以调整，再通过回路方程最终求得配网的电容电流，当出现单相接地故障，同时配网零序电压不在标准值范围，控制器此时则能发挥消弧线圈调节作用，根据前期所设的脱谐度使其达到补偿状态。故障最初发生时，为了使消弧线圈补偿功能得以有效发挥，不需要立即连接并联电阻，这样也能控制故障相电压的回升速度，通过这种方式来确保瞬间故障自动恢复。过一会儿后，倘若发现零序电压依然保持，则可以连接并联电阻，这样就有效排除了由于谐振所导致的虚幻接地故障，零序电压如果还未消失，就意味着配网系统出现了永久性接地故障。

三、中性点经消弧线圈及其并电阻接地系统的优点

3.1提高电力系统的供电可靠性

首先系统发生瞬间单相接地故障时不断电。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈，当由于电气设备绝缘不良、外力破坏、运行人员误操作、内部过电压等任何原因引起的电网瞬间单相接地故障时，接地电流通过消弧线圈呈电感电流，与电容电流的方向相反，可以使接地处的电流变得很小或等于零，从而消除了接地处的电弧以及由此引起的各种危害，自动消除故障，不会引起继电保护和断路器动作，大大提高了电力系统的供电可靠性。

3.2发生永久性接地故障时不被动

由于消弧线圈能够有力地限制单相接地故障电流，非故障相对地电压升高时，三相导线之间线电压仍然平衡，发电机可以免供不对称负荷，电力系统可以继续运行。特别是在电源紧张或停电后果严重时，有足够的时间启动备用电源或转移负荷，避免突然中断对用户的供电而陷入被动局面。

3.3对全网电力设备有保护作用

中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时，接地电流与故障点的位置无关。由于残流很小，接地电弧可瞬间熄灭，有力地限制了电弧过电压的危害作用。继电保护和自动装置、避雷器、避雷针等，只能保护具体的设备、厂所和线路，而消弧线圈却能使绝大多数的单相接地故障不发展为相间短路，发电机可免供短路电流，变压器等设备可免受短路电流的冲击，继电保护和自动装置不必动作，断路器不必动作，从而对所在系统中的全部电力设备均有保护作用。

3.4电磁兼容性好

当今社会，多种信息处理系统广泛应用于国防、社会生产、生活的各个方面，但其抗干扰能力却很差，电磁兼容问题成为一个崭新的研究领域。强电干扰弱电，电力系统是矛盾的主要方面。目前最好地解决方法是引入光纤，却存在着投资增加。实际上，由于中性点经消弧线圈接地系统有效地限制单相接地故障电流，所以不失为一种经济有效的办法，补偿系统能够向通信系统提供良好的电磁兼容环境。

四、消弧线圈接地系统接地选线的相关原理

4.1瞬间暂态特征的接地选线原理

在接地系统没有接地时，系统整体的电压是稳定、对应的，而在系统接地的瞬间，因为消弧线圈的电压大小无法改变，因此，在接地瞬间，故障线路上的电流通过接地线路流往母线，即故障线路与母线的电流方向是相反的，并且伴随着消弧线圈电流值的提升，故障线路的电流越来越小，这使得线路会始终处于欠补偿状态，同时让故障线路的电流保持在稳定的范围内。通过众多实验数据显示，接地系统故障灯补偿工作能够在五毫秒内完成，降低故障对系统整体性能的影响，补偿过程并非一个简单的过程，其难度较大。

4.2补偿特征接地选线原理

根据上一个理论可以知道，在消弧线圈的补偿过程中，故障线路的电流会在不断地降低，因此，在补偿过程顺利进展的前提下，故障线路的电流值应该远远低于接地瞬间线路通过电流数值。另外，在故障的检测中，若线路产生了补偿特征，则该条线路则产生了故障。利用补偿特征进行选线是一种简便、快捷并且准确性较高的方法，其不会受到互感器极性的影响，因此，利用线路补偿特征进行选线的工作原理得到了十分广泛的应用。

五、中性点经消弧线圈接地系统

5.1一般来说，输电线路对地都有产生容性电流的虚拟电容，当电网正常运行时，由于对称，电流和为零。当发生单相接地时，故障线路容性电流的平衡被打破，此时电感线圈产生的感性电流与故障电流相互抵消，对电弧的熄灭有利。

结束语：

根据上文中的理论计算和仿真分析，我们知道消弧线圈并联电阻接地系统的应用为配网运行带来了多方面的优势，消弧线圈并电阻接地系统更有利于对线路的保护，根据有功分量的分布，可以快速找到发生故障线路，将其切除，从而达到保护人员人身安全和电气设备地目的。

参考文献：

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[2]于群，曹娜.MATLAB/Simulink电系统建模与仿真[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]沈家新.消弧线圈及小电阻一体化接地方式在变电站的运用研究[J].能源电力，2014（1）.