一种抑制间歇性弧光接地过电压的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于配电过电压技术领域，特别涉及一种抑制间歇性弧光接地过电压的方 法，尤其涉及一种IOkV中性点经氧化锌非线性电阻抑制间歇性弧光接地过电压的方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展，电力供应已无法满足人们的需求，电网的安全问题日趋严重。基 于此，发展并扩大中压配电网的建设是目前电网经济发展的主要任务。研宄表明，间歇性弧 光接地过电压是配电系统的主要故障形式，而中性点接地方式是配网中人们防止事故的一 项重要的技术，因此研宄高可靠的中性点接地方式是中压配电网发展亟待解决的问题。
[0003] 随着配网容量的不断增大以及电缆线路的大规模采用，中性点不接地方式在配网 运行过程中暴露出系统过电压水平高的问题；中性点经消弧线圈接地方式虽然能够补偿对 地电容电流，降低建弧率，但当发生故障时，故障支路零序电流较小，增加了选线的难度；且 电缆为非自恢复绝缘，当发生永久性故障时，不允许继续运行，必须迅速切除故障，以免扩 大事故，消弧线圈系统不利于电缆线路的及时切除；中性点经小电阻接地方式在实际运行 中，也遇到了相当多的问题，许多IOkV电网中性点经小电阻接地系统经常发生跳闸，供电 可靠性显著降低，停电事故增多，此外对人身安全构成严重的威胁。传统的中性点接地材料 一般都是不变的电阻或电抗，这与日益多变的系统运行方式不再适应，其缺点也日益显露。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种抑制间歇性弧光接地过电压的方法，通过非线性电阻在 中电场区呈现小电阻的特性抑制弧光接地过电压，解决了现有接地方式不能很有效的抑制 弧光接地过电压，造成供电系统可靠性降低的问题。
[0005] 本发明采用的技术方案是，一种抑制间歇性弧光接地过电压的方法，利用氧化锌 非线性电阻模型抑制间歇性弧光接地过电压，具体按照以下步骤实施：
[0006] 步骤1、依照中性点经电阻接地单相接地故障的原理对配网系统进行等值处理，求 出正序网络等值阻抗Z'i和含Rn的零序网络等值阻抗Z'M
[0007] 步骤2、根据Z'pZ' 单相接地故障时健全相工频电压升高倍数K，确定中性点经 电阻接地单相接地的1^需要满足的条件，并求出中性点电阻值Rn的取值范围；
[0008] 步骤3、结合氧化锌非线性电阻伏安特性曲线，以及中性点电阻值的取值范围，依 次确定氧化锌非线性电阻的起始动作电压U1dia、拐点电压Uf、裕度电压U2、击穿电阻R1、小电 流区电阻R2、裕度电阻R3，将满足以上参数的氧化锌非线性电阻接地安装在电路系统的中 性点位置，并将以上参数输入到电力系统仿真软件的非线性电阻模型中，得到氧化锌非线 性电阻模型，完成配网系统的搭建，从而抑制间歇性弧光接地过电压。
[0009] 步骤3的氧化锌非线性电阻的起始动作电压U1dia为通过仿真实验寻找到的对应最 小位移电压的UlmA，该仿真实验为：在100-2000V之间选取多个UlmA值分别输入到非线性电 阻模型里，运行模型后从波形图中读取到位移电压值，寻找最小位移电压，最小位移电压对 应的U11^就为起始动作电压UllM。
[0010] 步骤3的拐点电压Uf为系统的相电压。
[0011] 步骤3的裕度电压队为2. 33倍的相电压。
[0012] 步骤3的札为U^与ImA的比值。
[0013] 步骤3的R2取中性点电阻值的取值范围的上限值。
[0014] 步骤3的R3取中性点电阻值的取值范围的下限值。
[0015] 优选地，步骤3的电力系统仿真软件采用ATP-EMTP仿真软件。
[0016] 优选地，选取多个UlmA值是以100V的间隔选取20个UlmA值。
[0017] 本发明的有益效果是：通过考虑实际配网系统的短路容量、运行方式得出适合该 系统的中性点电阻值，进而形成适合该系统的氧化锌非线性电阻的伏安特性曲线，与传统 的中性点接地方式相比能够有效的限制弧光接地过电压，并且在故障消除后恢复中性点不 接地的方式运行，既保留了中性点不接地可靠运行的方式，又限制了故障的发展。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明抑制间歇性弧光接地过电压的方法的流程图；
[0019] 图2是配网单相接地故障复合序网图；
[0020] 图3是健全相电压升高倍数K和IZ' ^I/IZ/I、Ap的关系；
[0021] 图4是氧化锌非线性电阻伏安特性曲线；
[0022] 图5是本发明抑制间歇性弧光接地过电压的方法的氧化锌非线性电阻分段线性 化模型；
[0023] 图6是实施例的IOkV实际配网；
[0024] 图7是中性点不接地系统发生间歇性弧光接地过电压时故障处三相电压波形；
[0025] 图8是中性点不接地系统发生间歇性弧光接地过电压时中性点电压波形；
[0026] 图9是中性点经本发明氧化锌非线性电阻接地时发生间歇性弧光接地过电压时 故障处三相电压波形；
[0027] 图10是为中性点经本发明氧化锌非线性电阻接地时发生间歇性弧光接地过电压 时中性点电压波形。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0029] 参见图1，本发明抑制间歇性弧光接地过电压的方法，按照以下步骤实施：
[0030] 步骤1、依照中性点经电阻接地单相接地故障的原理对配网系统进行等值处理，根 据配网系统的具体参数求出正序网络等值阻抗Z'i和含Rn的零序网络等值阻抗Z'。。
[0031] 中性点经电阻接地单相接地故障的原理：
[0032] 由图2中的单相接地故障复合序网图可知，健全相电压Ub、U。与健全相电压升高倍 数K(以C相为例）：
[0036] 其中，Ea为故障前该点的相电压；Z'pZ'^分别为正序、零序网络的等值阻抗；Zsl为 系统正序阻抗；Zxl、Zxtl分别为故障线路的正序、零序阻抗；Rf为故障点过渡电阻；Zt为接地 变压器阻抗；Xetl为系统的零序容抗。
[0037] 根据以上参数及Zgtl=(Zt+3Rn)/7(-jX。。）求出Z'JPZ' 0。
[0038] Z' !=Zsl+Zxl+Rf；
[0039] Z' 〇=Zg0+Zx0+Rf； 公式⑵
[0040] 步骤2、根据Z'i、Z'jp单相接地故障时健全相工频电压升高倍数K，确定中性点经 电阻接地单相接地的1^需要满足的条件，并求出中性点电阻值Rn的取值范围。
[0041] 由式（1)可知，单相接地时的健全相电压升高倍数K取决于Z^zT1的值。根 据IEC标准绝缘水平要求将单相接地故障时健全相工频电压升高倍数控制在1. 732倍以 下，即K< 1.732。令Z0/Z; =Iz0IIzi1Ie-M-W=|Z0|/|z;|e-/~，其中供I供2 分别为Z\、Z'C1的辐角，根据式可以得到健全相电压升高倍数K随|Z'J/IZ'J和△史的变化关系，当 如=奶-灼<60°时，K随着IZ'QI/IZ'iI的增大而增大，而且不论IZ'QI/IZ'iI为何值，均能 保证K不大于1.732 ;而当/^>60°时，在Iz'cj/lz'」的较小值范围内，K随着Iz'cj/lz'」 的增大而增大，而在IZ'^/IZ'」的较大值范围内，K随着IzWt1I的增大而减小；而且 只有IZ'^I/IZ'iI在较小值时才能满足K小于1. 732,实际系统中未必能实现，因此若要求 保证K始终小于1. 732,就必须满足/^<60°，如图3所示。
[0042]将公式⑵的Z'pZ'。代入Z0/Z;=|Z0|/|z;|e-，心网/㈣己-*，求出满足 ~<60°时的Rn需要满足的条件。
[0043] 分析不同短路容量以及不同电容电流^^与Rn的关系，可得到不同系统中中性点 电阻值的取值范围。
[0044] 步骤3、结合氧化锌非线性电阻伏安特性曲线，以及中性点电阻值的取值范围，依 次确定非线性电阻的起始动作电压UllM、拐点电压Uf、裕度电压U2、无穷大电阻Rtl、击穿电阻 R1、小电流区电阻R2、裕度电阻R3，将满足以上参数的氧化锌非线性电阻接地安装在电路系 统的中性点位置，并将以上参数输入到ATP-EMTP仿真软件的非线性电阻模型中，得到非线 性化的电阻伏安特性曲线模型，完成对配电系统的搭建。
[0045] 氧化锌非线性电阻伏安特性曲线见图4。氧化锌非线性电阻的起始动作电压U1dia 为通过仿真实验寻找到的对应最小位移电压的UlmA，该仿真实验为：在100-2000V之间选取 多个U1dia值分别输入到非线性电阻模型里，运行模型后从波形图中读取到位移电压值，寻找 最小位移电压，最小位移电压对应的UlmA就为起始动作电压UlmA。选取多个UlmA值可以以一 定的间隔选取，优选地间隔是100V。拐点电压叫为系统的相电压，裕度电压1为2.