张书伟韩宇龙赵丽萍
（国网冀北电力有限公司张家口供电公司，河北张家口075000）
摘要：通过对3种小电流接地方式包括中性点不接地方式、中性点经消弧线圈接地方式和中性点经高阻接地方式进行MATLAB的仿真对比，分析了经高阻接地方式的优缺点。
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关键词 ：10kV配电网；中性点；接地方式；MATLAB仿真
1中性点接地方式比较
1.1中性点不接地方式
中压配电网中性点不接地方式是指配电网中性点与大地之间没有任何实物形式的连接，而实际配电网的线路与大地之间有着分布电容的存在。配电网正常运行时，对地电压是三相对称的，且接地点电压为0，三相线路对地有大小相等的对地电容，三相对地电容电流之和为0。发生单相接地故障时，故障点电流主要是分布电容电流造成的，故障相对地分布电容被短接，电容电流降为0。配电网在故障状态下可运行1～2h，故障相对地电压变为0，其他两个非故障相对地电压升高为3倍，配电网存在零序电压。
1.2中性点经消弧线圈接地方式
电缆线路数量的增长直接导致了配电网对地电容电流急速增大，此时采用中性点不接地方式将对配电网的安全可靠运行和电能质量造成严重影响，因此对地电容电流不断增大对我国电力设备的绝缘性能和继电保护设备的布置提出了更高的要求。标准规定：“当电力系统电容电流超过10A时，中性点须经消弧线圈接地。”中性点经消弧线圈接地方式具备中性点不接地方式的全部优点，同时可使电磁兼容性、电力设备保护、供电可靠性、对通信系统的扰动有不同程度的改善。
1.3中性点经高阻接地方式
DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》针对经高阻接地是这样定义的：“高电阻接地的系统设计应符合R0≤XC0的准则，以限制由于电弧接地故障产生的瞬态过电压。一般采用接地故障电流小于10A。”采用经高阻接地方式可以降低电弧重燃的几率，在接地电流通过零点时，电弧暂时性熄灭，电阻器释放间歇性弧光接地过电压的电磁能量，延缓了故障相电压的恢复；对于借助接地故障电流方向或大小来进行故障选线的保护而言，高电阻接地方式更容易进行继电保护和故障选线。不过，电阻器由于流过故障电流而消耗的能量可达几十千瓦，需考虑通风散热。
2基于MATLAB的高阻接地方式仿真
为了能更好地了解中性点经高阻接地方式的优缺点，并且比较直观地比较3种接地方式在单相接地故障情况下的运行特点，在Simulink内搭建配电网模型，主要涉及的模块有无穷大功率电源、三相变压器、接地变压器、示波器、电力线路模型、接地故障模型、电力系统图形用户界面等。配电网仿真模型如图1所示。
2.1中性点不接地方式单相接地故障仿真
在未发生故障时，系统可以正常运行，三相电压波形为规则的正弦波。当线路L的A相发生单相接地故障时，系统中故障相电压变为0，非故障相电压升高为相电压的3倍。由图2可以看出，在未发生单相接地故障时，系统中不存在零序电压和电流，在0.1s时线路L的A相发生单相接地故障，系统中开始出现零序电压和零序电流，且故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相比较要大，两者的相位也相反。
2.2中性点经消弧线圈接地方式单相接地故障仿真
中性点经消弧线圈接地系统线路L的A相发生单相接地故障时，与中性点不接地系统发生单相接地故障情况相同。系统中线路L非故障相相电压都升高为线电压，故障相电压变为0，但三相导线之间的线电压仍然平衡。如图3所示，通过与中性点不接地方式比较发现，在单相接地故障的暂态过程结束后，故障点的接地电流变得较小，说明消弧线圈的补偿作用是十分明显的。
2.3中性点经高阻接地方式单相接地故障仿真
在线路L发生A相接地故障时，与中性点不接地系统发生单相接地故障情况相同。通过图2、图3和图4的对比发现，经高阻接地方式的故障点接地电流要比经消弧线圈接地方式大，比不接地方式小，因为其故障点接地电流中不仅有电容电流而且有较大的电阻电流，但经高阻接地方式可以缩短接地电流和零序电流暂态过程的时间。
由于经高阻接地方式的故障点接地电流较大，容易对电气设备造成危害，所以它常用于电容电流较小的系统以及有选择性的继电保护和选线。
3结论
对比图2、图3、图4发现，在相同的仿真条件下，从单相接地电流的角度来看，经消弧线圈接地系统最小，高阻其次，不接地最大；从防止谐振过电压的角度来看，高阻接地比其他两种方式都要好，它打破了形成谐振回路的条件，能够避免谐振过电压的产生。
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参考文献］
［1］夏小飞，许飞.10kV系统单相接地过电压的仿真计算［J］.电力自动化设备，2010，30（9）：75?76.
［2］顾荣斌，蔡旭，陈海昆，等.非有效接地电网单相电弧接地故障的建模及仿真［J］.电力系统自动化，2009，33（13）：63?67.
收稿日期：2015?05?29
作者简介：张书伟（1986—），男，河北廊坊人，助理工程师，研究方向：配网自动化。