水电站中压厂用电系统接地方式研究

专业硕士学位论文水电站中压厂用电系统接地方式研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＧｒｏｕｎｄ－ｉｎＭｏｄｅｏｆＭｅｄｉｕｍＶｏｌｔａｅＳｔａｔｉｏｎｇｇＳｅｒｖｉｃｅＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍａｔＨｙｄｒｏＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ任刚２０ｉ８年４月 华北电力大学硕士学位论文原创性声明＇＊本人郑重声明．此处所提交的硕士学位论文《水电站中压厂用电系统接地方式研宄》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研宄工作所取得的成果＾据本人所知，论文中除己注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研宄成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。６０作者签名：年月（日：＃日期华北电力大学硕士学位论文使用授权书《水电站中压厂用电系统接地方式研宄》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研宄成果归华北电力大学所有，本论文的研宄内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件。、和电子版本，可，允许论文被查阅和借阅本人授权华北电力大学以采用影印缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。“”本学位论文属于（请在以上相应方框内打Ｖ）：保密□，在年解密后适用本授权书不保密￥作者签名：日期：２？＾年６月〇日ｑ／导师签名：日期：伙年６月丨ｕ日卿ｆ 国内图书分类号：TM727.1学校代码：10079国际图书分类号：621.3密级：公开专业硕士学位论文水电站中压厂用电系统接地方式研究硕士研究生：任刚导师：李俊卿教授企业导师：张鑫高工申请学位：工程硕士专业领域：电气工程培养方式：在职所在学院：电气与电子工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：华北电力大学 ClassifiedIndex:TM727.1U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeResearchonGroundingModeofMedium-VoltageStationServicePowerSystematHydroElectricPowerStationCandidate：RENGANGSupervisor：Prof.LIJUNQINGSchool：SchoolofelectricalandElectronicEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：NorthChinaElectricPowerUniversity 摘要摘要本研究主要针对水电站（含抽水蓄能）中压厂用电系统接地方式的选择，分别对不同接地方式进行理论分析，总结其特点，得出不同接地方式下故障电流、非故障相相电压等特征量的区别，对不同接地方式分别进行故障仿真，对比中性点不接地系统、中性点经低电阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统三种方式下故障电流、过电压倍数等特征量，分析水电站中压厂用电中性点不同接地方式的优缺点，同时，选取某抽水蓄能电站厂用电系统进行案例分析，预测水电站中压厂用电系统接地方式发展趋势；最后，以河北张河湾抽水蓄能电站厂用电系统作为拟改造对象，阐述改造的思路，从接线配置到设备的具体选型，再到保护装置的配置，都给出了较为可行的方案，为水电站特别是抽水蓄能电站中压厂用电系统接地方式的选择指明了方向。关键词：水电站；中压厂用电；接地方式；仿真；抽水蓄能I ABSTRACTAbstractThisresearchmainlyaimsatthehydroelectricpowerstation(includingpumpedstorage)powersystemgroundingmodeselectionformedium-voltageplantsofdifferentgroundingmodes,bytheoreticalanalysisofdifferentgroundingmodes,Summarizingitscharacteristics,findingthedifferencesoffaultcurrentandnon-faultphasevoltageindifferentgroundingmodes.Byfaultsimulation,comparingthefaultcurrentandovervoltagetimesindifferentgroundingmodesthreedifferentgroundingmodes,.analyzingtheadvantagesanddisadvantagesofmediumvoltagestationservicepowersystemneutralgroundingmodeathydropowerstation,atthesametime,selectingthemedium-voltagestationservicepowersystemofonepumpedstoragepowerstationforexample,forecastingthedevelopmenttrendofmedium-voltagestationservicegroundingmodeathydropowerstation;Intheend,takingtheZhanghewanpumpedstoragepowerstationasthereformingexample,settingoutthereformingmethod,providingfeasibleplanwhichcontainswiringandequipment,evenintheprotectiondevices,indicatingthedirectionoftheselectionofmedium-voltagestationservicepowersystemgroundingmodeinthefuture.Keywords:hydroelectricpowerstation;mediumvoltagestationservicesystem;groundingmodes;faultsimulation;pumpedstoragI 目录目录摘要..........................................................................................................................IAbstract........................................................................................................................I第1章绪论..................................................................................................................11.1选题的背景与意义........................................................................................11.2国内外接地方式现状....................................................................................21.3本文的主要研究内容....................................................................................5第2章常见的接地方式及理论分析..........................................................................62.1中性点直接接地............................................................................................62.2不接地系统....................................................................................................62.3中性点经低电阻接地....................................................................................92.4中性点经高电阻接地..................................................................................122.5中性点经消弧线圈接地..............................................................................132.6各接地方式的比较......................................................................................152.7本章小结......................................................................................................16第3章接地故障仿真计算........................................................................................183.1仿真模型的建立..........................................................................................183.1.1三相电压源模型...................................................................................................193.1.2三相变压器模型...................................................................................................193.1.3电缆模型...............................................................................................................193.1.4架空线模型...........................................................................................................203.1.5故障和断路器模型...............................................................................................213.1.6曲折变压器模型...................................................................................................213.2仿真计算结果..............................................................................................223.2.1不接地...................................................................................................................243.2.2中性点经低电阻接地...........................................................................................283.2.3中性点经消弧线圈接地......................................................................................343.3对比与结论..................................................................................................393.4本章小结......................................................................................................41第4章推荐的接地方式与改造思路........................................................................434.1推荐的中压厂用电系统接地方式..............................................................434.2张河湾抽水蓄能电站中压厂用电接地系统改造思路..............................444.2.1厂用电系统接线及配置.......................................................................................454.2.2设备布置................................................................................................................474.2.3保护装置................................................................................................................47I 目录4.2.4其他需要注意遵循的原则...................................................................................474.3本章小结.......................................................................................................48第五章总结与展望....................................................................................................495.1总结...............................................................................................................495.2展望...............................................................................................................49参考文献......................................................................................................................51致谢............................................................................................................................53作者简介......................................................................................................................54II 华北电力大学硕士论文第1章绪论1.1选题的背景与意义水电厂厂用电系统负荷组成与供电、配电网不同，多为绝缘较为薄弱的高低压电动机、电缆[1]，尤其是近些年陆续投产的抽水蓄能电站，均为地下厂房，电缆使用量较高。因此首先要考虑的问题是发生故障时防止绝缘被击穿，对可能产生的过电压加以限制，其次当单相接地时产生的故障电流较大时，会使耐热能力较弱的设备烧损，因此需要快速切除故障，减小事故范围。目前我国水电站中压厂用电系统普遍采用中性点不接地方式，当发生单相接地故障时，厂用电系统一般可以继续运行2h，保证了供电的可靠性，但由于该接地方式下难以实现灵敏且有选择性的接地保护，可能导致单相接地故障扩展为事故。近年来，水电站发生了数起由于单相接地故障未及时处置，进而发展成相间短路，最终导致火灾的事故，造成重大经济损失。2014年11月，某水电站2号高厂变低压侧A相发生单相接地故障引起火灾，2号高厂变低压侧10kV电缆终端头绝缘被破坏，导致AC相相间短路，最终引起ABC三相相间短路，经过事后分析，该电站厂用电系统采用中性点不接地方式，发生单相接地故障时，故障支路不会自动跳开，需要人工去查找故障点；2015年9月，国家电网公司下属某水电站电缆夹层及电缆竖井发生火情，造成部分电缆及厂高变烧损，经事故分析，起因为6.3kV电缆在竖井转角处因弯曲半径过小，绝缘损伤，发生单相接地故障，进而发展成相间短路[2]。同样的，该水电站厂用电系统中性点采用不接地方式，在故障时由于单相接地故障电流较小，不足以启动继电保护装置，最终酿成火灾事故。因此有必要对厂用电系统接地方式进行研究，以期快速且有选择性地切除故障，消除安全隐患。水电站中压厂用电系统接地方式的选择是一个复杂的综合性技术问题，涉及水电站的安全运行、过电压与绝缘配合、继电保护、接地系统设计等诸多专业领域，中性点接地方式直接影响厂用电系统供电的可靠性、连续性和电站运行的安全性[3]。近年来，一些水电站陆续投产运行，特别是抽水蓄能电站发展迅速，为电网提供了可靠的调峰调频清洁电源，电站标准化设计工作已取得相当的成效，对于厂用电系统，可靠性明显提升，厂用变压器数量及容量均有备用，单台高压厂用变压器可以带全厂负荷运行，重要负荷的配电变压器一般均有备用或者双电源供电，当发生故障时，可迅速切除故障，利用备自投装置实现电源的自动切换，厂用电系统已没有带接地故障运行的必要[4]。主要矛盾体现为如何防止电缆着火后的事故扩大，抽水蓄能电站地下式厂房具有空间相对密闭，火灾不易扑灭以及排烟困难等特点，非常有必要改变以往单相接地后继续运行的传统思路，第一时间切除故障，消除火灾隐患。本文通过对中压厂用电系统接地方式进行研究，推荐合理的接地方式，提高水电站运行安全性。1 华北电力大学硕士论文1.2国内外接地方式现状对中压电网接地方式，世界各国有不同的观点及运行经验，在各个国家，甚至同一个国家中的不同城市中，电网接地方式都不尽相同，主要是依据各自的经验和传统来确定[5]。德国在世界上首先使用了消弧线圈，自1917年开始便在各种电压等级的电力网中大量采用中性点经消弧线圈接地的电力系统谐振接地方式，已有近百年的历史，而近年来德国电力公司认为电缆网络的中性点通过低电阻接地比较合适，有资料显示，德国对消弧线圈的使用日渐减少[6]。前苏联10~35kV电网采用中性点消弧线圈接地或不接地方式运行。规定在下列情况下采用不接地方式：6kV电网单相接地电流小于30A；10kV电网单相接地电流小于20A；15~20kV电网单相接地电流小于15A；35kV电网单相接地电流小于10A。如果单相接地电流超过上述值，则需采用中性点经消弧线圈接地方式。英国33kV及以下电网中，架空线路组成的电网逐步由直接接地或电阻接地改为经消弧线圈接地，而在电缆为主的电网系统中，采用中性点经低电阻接地方式。日本中压系统各种接地方式都有应用，其中不接地占40%，经消弧线圈接地占28%，经电阻接地占30%，直接接地占2%[7]。美国广泛采用中性点直接接地或经低电阻接地方式，用以泄放线路上的过剩电荷，来限制弧光过电压，并配合快速继电保护和开关装置瞬时跳开故障线路。美国电气和电子工程师协会标准《IEEERecommendedPracticeforGroundingofIndustrialandCommercialPowerSystems》（IEEE142-2007）对各接地方案主要特性比较如表1-1所示[8]表1-1接地方式特性表电抗接地消弧线圈接电阻接地不接地直接接地低值电抗高值电抗地低电阻高电阻单项故少于1%变化,可通常能产5%to故障电流几0%，低至100A少于1%但不障电流能100%生25%25%乎为零到1000A低于系统充电占三相或者更大to100%电流3Ico故障电流百分比暂态过非常高不显著不显著不显著不显著不显著不显著电压避雷器中性点不中性点接电流大于中性点不中性点不接中性点不接地中性点不接地接地地等于60%接地地接地接下表2 华北电力大学硕士论文续表1-1电抗接地消弧线圈接电阻接地不接地直接接地低值电抗高值电抗地低电阻高电阻备注不推荐使通常用于以下电网未使用由最适合于使.通常用于2.4用于600V及用因为过于过电压用变压器隔kVto15kV连以下供电可靠(1)600V及以下电压及不离的中压工接有大型旋转性要求较高的(2)超过15kV能切断故业及商业供电机的系统。系统。障电系统。aa注意应应用于工业发电的接地形式（见IEEE标准367™）。最适合应用于大多数以变压器隔离的中压工业及商业电力系统。最理想是用于中压发电系统。同时也可见于关键的2.4kV或4.16kV工业或商业分布式系统。在我国，建国初期至上世纪80年代电网完全参照前苏联的规定，对3~66kV电网主要采用不接地或经消弧线圈接地两种方式。但上述两种接地方式中有一个关键的问题没有得到彻底解决，那就是单相故障的快速、准确选择与定位[9]。90年代以来，随着电网规模越来越大，电缆线路逐渐增多，电容电流也不断增大，而且运行方式经常发生变化，消弧线圈调谐存在很大困难，一些地区配电网开始采用中性点经低电阻接地方式[10]，与此同时，不少地区在以往消弧线圈接地运行方式的基础上，开始使用自动跟踪、自动调谐的消弧线圈接地方式[11][12]。当前，国内水电站中压厂用电系统多采用不接地方式。不接地或经消弧线圈接地系统中，单相接地电流小，实现有选择性的保护比较困难，采用以下保护配置原则[13][14]：（1）在10kV母线上，装置单相接地保护装置，实时监测零序电压，当发生接地故障时，发出报警信号。（2）对于出线回路较多的厂用电系统，可采用有自动选线功能的小电流接地保护装置，在10kV馈线回路配置合适的零序CT，在发生单相接地故障时，可以自动报警并自动寻找故障线路。（3）对于出线回路不多或难以装设有选择性的单相接地保护时，可采用依次断开线路的方法，寻找故障线路。由于无法明确哪个回路故障，会延长故障处理时间。表1-2为初步统计的国内部分电站中压厂用电系统接地方式。表1-2国内水电站中压厂用电系统接地方式装机容量中压厂用电系统序号项目名称备注（MW）接地方式1蒲石河抽水蓄能电站4×300MW不接地2荒沟抽水蓄能电站4×300MW不接地接下表3 华北电力大学硕士论文续表1-2装机容量中压厂用电系统序号项目名称备注（MW）接地方式3丰满重建工程6×200MW不接地4江口水电站3×100MW不接地5双沟水电站2×140MW不接地6天荒坪抽水蓄能电站6×300MW不接地7桐柏抽水蓄能电站4×300MW不接地8泰安抽水蓄能电站4×250MW不接地9宜兴抽水蓄能电站4×250MW不接地10宝泉抽水蓄能电站4×300MW不接地11响水涧抽水蓄能电站4×250MW不接地12仙游抽水蓄能电站4×300MW不接地13洪屏抽水蓄能电站4×300MW不接地14仙居抽水蓄能电站4×375MW不接地15绩溪抽水蓄能电站6×300MW经消弧线圈接地在建16水口水电站7×200MW不接地17滩坑水电站3×200MW不接地18龙开口水电站5×350MW不接地19锦屏二级水电站8×600MW不接地20苗尾水电站4×350MW不接地在建21杨房沟水电站4×375MW不接地在建22白鹤滩水电站16×1000MW经消弧线圈接地在建23五强溪水电站5×240MW不接地24龙滩水电站9×700MW不接地25溧阳抽水蓄能电站6×250MW不接地26天池抽水蓄能电站4×300MW不接地27拉哇水电站4×500MW不接地28向家坝水电站8×750MW不接地29张河湾抽水蓄能电站4×250MW不接地30西龙池抽水蓄能电站4×300MW不接地31琅琊山抽水蓄能电站4×150MW不接地32呼和浩特抽水蓄能电站4×300MW不接地33大朝山水电站6×225MW不接地34大华桥水电站4×230MW不接地在建4 华北电力大学硕士论文1.3本文的主要研究内容在充分学习国内外相关文献的基础上，掌握国内外电网接地方式发展历史和现状，仔细分析中性点不同接地方式的各自特点和存在的主要问题，深入研究水电站中压厂用电系统接地方式的合理选择问题，主要内容包括：（1）各中性点接地方式特点的理论分析：包括中性点直接接地、不接地系统、中性点经低电阻接地、中性点经高电阻接地、中性点经消弧线圈接地。（2）典型中性点接地方式下接地故障仿真计算：包括中性点不接地系统下的故障仿真计算、中性点经低电阻接地方式下的故障仿真计算、中性点经消弧线圈接地方式下的故障仿真计算。（3）通过理论计算及故障仿真，推荐合理的水电站（含抽水蓄能）中压厂用电系统中性点接地方式；（4）从接线方式、设备选型、具体的继电保护配置等方面对河北张河湾蓄能电站中压厂用电接地系统改造思路进行阐述。（5）总结展望水电站（含抽水蓄能）中压厂用电系统接地方式的发展趋势。5 华北电力大学硕士论文第2章常见的接地方式及理论分析我国电力系统接地方式分为有效接地方式和非有效接地方式两大类。在各种条件下系统的零序电抗与正序电抗之比（X0/X1）为正值且不大于3，零序电阻与正序电抗之比（R0/X1）不大于1，则该系统的接地方式为有效接地方式，反之则为非有效接地方式。电力系统非有效接地方式可分为不接地、中性点低电阻接地、中性点高电阻接地和中性点谐振（消弧线圈）接地[15]。2.1中性点直接接地采用中性点直接接地方式时，电力系统中性点的电位在任何工作状态下均保持为零。在这种系统中，当发生单相接地时，这一相直接经过接地点和接地的中性点短路，单相接地短路电流的数值最大，继电保护一般都能迅速而准确地切除故障线路，且保护装置简单，工作可靠。中性点直接接地系统的动态电压升高不超过系统额定电压的80%，输变电设备所需的绝缘水平较低，高压电网中采用这种接地方式可显著降低设备和线路造价[16]。中性点直接接地的缺点是发生单相接地故障时单相接地电流很大，必然引起断路器的跳闸，降低了供电连续性，因而供电可靠性较差。此外，由于接地电流大，地电位上升较高，增加电力设备损伤，对信息系统干扰大。目前该接地方式在我国主要应用于110kV及以上系统中。图2-1中性点直接接地系统发生单相接地故障2.2不接地系统不接地系统是指没有人为使中性点与大地连接。事实上，这样的电网是通过对地电容接地。不接地系统的优点是发生单相接地故障时，不形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，当单相接地故障电流很小时，只使三相对地电位发生变化，故障6 华北电力大学硕士论文点电弧可以迅速自熄，熄弧后绝缘可自行恢复，自动地清除单相接地故障，而无需使线路断开，可以带故障运行一段时间，以便查找故障线路，因而大大提高了供电可靠性。另外电网的单相接地电流很小，对临近通信线路干扰也小。如图2-2为不接地网络接线示意图。正常情况下，输电线路存在三相对称的对地电容C0，每一相都有电容电流流入大地，由于三相对称，总的电容电流为零。若A相发生对地金属性短路，A相对地电容被短路，B、C相仍有电容电流流入大地，并通过短路点K流回A相，短路电流为B、C相电容电流的矢量和。同时由于A相接地，A相电压变为零[17]，B、C相对地电压变为线电压，有效值变为原来的3倍。图2-2不接地网络接线示意图图2-3A相接地时矢量图图2-3表示A相接地时各相电压和电流的矢量图，各相对地电压为U0AG7 华北电力大学硕士论文UEE3Eej150BGBAAUEE3Eej150CGCAA原中性点发生偏移，偏移后中性点电压为UE0A非故障相流向故障点的电容电流为IUjCBBG0IUjCCCG0II3UCU其有效值为BC0,式中为相电压的有效值。此时从接地点流回的电流为IkIBIC，由矢量图可以看出，其有效值为Ik3UC0，即短路电流为正常运行时三相对地电容电流的算术和。图2-4厂用中压系统接线示意图对于10kV厂用中压系统，高厂变10kV侧采用三角形连接，存在多条负载线路，其网络接线示意图如图2-4所示。当任意一条线路发生A相金属性接地时，整个系统A相对地电压皆变为零，B、C相电压变为原来的3倍[18]。对于非故障线路，流过的零序电流数值等于其本身的对地电容电流值；对于故障线路，流过的零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和。由以上分析可知，对于不接地系统，当发生单相金属性接地故障时，故障相电压变为零，非故障相电压变为线电压，系统的线电压仍然三相对称。如果电容电流不是很大、小于10A时，则认为是安全的，根据以往发电厂、变电所运行规程规定，允许持续供8 华北电力大学硕士论文电不超过2h，非故障相则要承受3倍的稳态过电压；如果电容电流比较大，则电弧有可能使设备损坏，并且电弧还可能导致事故扩大，此时不宜持续供电。故障点电流为正常运行时单相对地电容电流的3倍，其大小取决于系统总的对地电容[19]。我国厂用中压系统主要采用不接地方式，其主要优点是供电的可靠性高，发生单相短路故障可继续运行不超过2h，为故障的排除提供了时间；并且成本低，简单方便，不需要额外的设备。但是这种接地方式的缺点也很明显：当电容电流不大时，接地电弧可以自熄灭，发生单相接地故障时非故障相承受大约1.73倍过电压，虽然过电压倍数不算大，但仍会对系统的绝缘造成压力；当电容电流较大时，国内研究表明，短路电流超过10A，短路点电弧就无法自熄灭，会出现间歇性电弧或持续电弧，一方面电弧本身容易诱发火灾，烧毁输电线路，导致事故扩大，另一方面，会出现弧光过电压，过电压倍数最高可达3.5倍。因线路设备老化导致绝缘水平薄弱的地方容易被击穿，发生相间短路甚至三相短路；同时存在保护选线困难，灵敏度不高等问题[20]。早前厂用电系统电压等级多采用6.3kV，现在一般采用10kV，但厂用系统均采用不接地方式。在10kV（6kV）母线上，装设单相接地保护装置，保护装置反应零序电压，原则上一般动作于信号。当高压厂用系统发生单相接地，由于接地电流较小，允许系统继续短时运行，保护装置发出故障信息通知运维人员及时处理。在出线回路数不多，或难以装设有选择性的单相接地保护保护时，可用依次断开线路的方法，寻求故障线路。当出线回路较多，可采用有自动选线功能的小电流接地保护装置。实践证明，当发生单相接地时，特别是电缆发生单相接地时，有很大机率发展成为电缆的相间短路。所以当厂用电系统采用不接地方式，而相应的保护仅动作于信号，其安全性是值得进一步探讨的。2.3中性点经低电阻接地中性点经低电阻接地方式是以获得快速选择性继电保护所需的足够电流为目的，一般接地故障电流为100~1000A。中性点低电阻接地方式在单相接地时的异常过电压抑制在运行相电压的2.8倍以下，可以采用绝缘水平较低的电气设备，改善了设备运行条件，提高了设备运行的可靠性，能快速切除单相接地故障，提高系统安全水平，降低人身伤亡事故，且继电保护简单。缺点是当电缆发生单相接地时，故障电流较大，对通信电子设备干扰相对大。如图2-5所示，系统的中性点经一固定阻值的电阻接地，当其中的某一条线路发生单相金属性接地故障时，其故障电流分为两部分，一部分为电容电流，另一部分为从中性点经接地电阻流出的零序电流，从故障点流回系统，总的故障电流为这两部分电流的矢量和。因发生的是金属性接地故障，故障时中性点电压的有效值等于额定相电压（用UIURN表示）。流经接地电阻的零序电流有效值则为RN，与接地电阻的阻值大小成反比关系。9 华北电力大学硕士论文图2-5中性点经电阻接地故障电流流向图下面来推导中性点经电阻接地、A相发生金属性接地故障时，非故障相的电压变化。对于10kV厂用中压系统，对地电容一般为μF级别，对应的容抗值为千欧级，而小电阻接地，电阻阻值一般不超过10Ω，中阻接地电阻阻值通常不超过30Ω，可见接地电阻值远小于容抗值，在计算时可以忽略电容容抗。图2-6单相接地故障零序等值回路利用对称分量法，将故障点电压分为正、负、零序分量，其零序等值回路如图2-6RR0ZjXZjXZR3R所示。忽略线路的电阻，即12，1122，00N。由零序等值回路可以算出各序电压分量为10 华北电力大学硕士论文UUIZ1A11UIZ222UIZ000故障电流为3UI3IAA0R2jX01非故障相电压为U2UUUUUB120BUU2UUUUC120C带入可求得jXRU10UARjX201R0从上式可以看出，非故障相电压的变化量保持一致且与接地电阻相关。当0时，1UUARU-U2，当0时，A。其矢量图如图2-7所示，U随接地电阻阻值的变化而变化，其末端轨迹为半圆型。图2-7低电阻接地方式下A相接地时矢量图由以上理论分析可以看出，中性点经低电阻接地的基本特点是故障电流较大，非故11 华北电力大学硕士论文障相依然存在过电压，但过电压倍数较低，且非故障两相的过电压倍数不一致。相比于中性点不接地系统，中性点经低电阻接地的显著特点是，由于电阻的阻尼和损耗作用，电弧过零熄灭后，零序残压通过电阻放电，避免了电弧的重燃—熄灭—重燃的振荡过程，从而限制了过电压的升高，将过电压限制在一个较低的水平。同时，为零序电流提供一条通路，接地电阻阻值越小，故障电流越大，可使零序电流保护继电器快速灵敏动作，及时切除故障线路，避免事故进一步扩大。对于10kV厂用中压系统，一般而言接地电阻小于10Ω为小电阻接地，故障电流为600-1000A；接地电阻在10-100Ω为中阻接地，故障电流为60-600A。接地电阻值的选择，既要考虑一次设备的承受能力，又要与保护装置的定值整定相配合。对中阻接地方式而言，若单相接地故障为高阻接地，会使故障零序电流过小，保护拒动；对小电阻接地方式来说，零序电流过大，可能会产生较大的跨步电压，危害人身安全。但就目前而言，发生这种人身安全事故属于小概率事件，在配置保护方案时要综合考虑[21]。2.4中性点经高电阻接地高电阻接地方式以限制单相接地故障电流为目的，电阻阻值一般在数百～数千欧姆。采用中性点经高电阻接地的目的就是给故障点注入阻性电流，以提高接地保护动作灵敏性，当发生单相接地故障时，在接地电弧熄弧后，系统对地电容中的残荷将通过中性点电阻泄放，从而减少电弧重燃的可能性，抑制电网过电压的幅值，从而降低间歇性弧光接地过电压。由于中性点电阻相当于在谐振回路中的系统对地电容两端并接的阻尼电阻，在电阻的阻尼作用下，基本上可以消除系统的各种谐振过电压[22]。中性点经高电阻接地方式见图2-8。图2-8中性点经高电阻接地方式（a）经Z型接地变压器高电阻接地方式；（b）经单相接地变压器高电阻接地方式中性点高电阻接地方式可以限制间歇性弧光接地过电压和谐振过电压2.5倍以下，接地故障电流小于10A，减小了地电位升高，当系统发生单相接地故障时可不立即清除，继续运行2h，供电可靠性高，一般用于发电机回路[23]。12 华北电力大学硕士论文2.5中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地方式，当电网发生单相接地故障时，故障点流过电容电流，中性点的位移电压产生感性电流流过接地点，补偿电容电流，使得接地故障残流小，达到自动熄弧、继续供电的目的。图2-9中性点经消弧线圈接地故障电流流向图如图2-9所示，为中性点经消弧线圈接地，消弧线圈本质为一电感，因线圈本身存在损耗阻抗，其电路模型可用电感与电阻串联表示。当A相发生单相金属性接地故障，U-U故障相电压A降为零，中性点电压变为A。由于消弧线圈一般工作在谐振点附近，UU电网的零序阻抗趋于无穷大，故线电压三角形保持不变，非故障相电压B、C升高到'线电压UB、UC，有效值变为原来的3倍。电压向量图如图2-10所示。图2-10A相接地时电压矢量图13 华北电力大学硕士论文对于故障电流，分为两部分，一部分为电容电流，另一部分为从中性点经消弧线圈流出，从故障点流回系统的感性电流，感性电流对电容电流进行补偿，减小了故障点的电流。对电路做变换，可得补偿电网的电流谐振等值回路如图所示：图2-11补偿电网的电流谐振等值回路其中，U0为中性点位移电压；R为网络的等值全损耗电阻，忽略线路对地电导，则R为消弧线圈的损耗电阻值；L为消弧线圈的电感；C为电网三相的对地电容。补偿I后残余电流为，其值为：UU00IjCUIj(II)00RCLRjLIII式中R为残留中的有功分量，C为电网的接地电容电流，L为消弧线圈的补偿电流。根据残流中的无功分量，可将先弧线圈的工作状态分为三种情况：II欠补偿：CL，此时消弧线圈产生的电感电流无法完全补偿电容电流，残流中含容性无功分量和有功分量。I=I全补偿：CL，此时消弧线圈产生的电感电流和系统电容电流大小相等，方向相反，完全抵消，残流只含有功分量，其值最小。II过补偿：CL，此时消弧线圈产生的电感电流不仅可以完全补偿系统的电容电流，还有剩余，残流中含感性无功分量和有功分量。通常消弧线圈工作在谐振点附近的过补偿或欠补偿状态，若恰好工作在全补偿状态，会产生很高的谐振过电压，对系统造成极大的危害。由以上的分析可以看出，中性点经消弧线圈接地，由于电感电流的补偿作用，能显著减小故障电流，达到快速熄弧的目的。非故障相的电压变为线电压，有效值变为原来的3倍。从稳态过电压倍数来看，中性点经消弧线圈接地方式与中性点不接地方式一致，但是由于故障电流的显著减小，通常补偿后的故障电流不超过10A，故障点电弧很容易熄灭且不易重燃，有效避免了弧光接地过电压的产生。同时，消弧线圈能有效减缓恢复电压的上升速度，进一步降低了故障点电弧重燃的概率。中性点经消弧线圈接地适用于单相接地故障电容电流大于10A又需要在接地故障条件下运行的架空线路。架空线路的单相接地故障大多数为瞬时性故障，中性点经消弧14 华北电力大学硕士论文线圈接地系统发生单相接地故障时，允许运行1-2小时，有效的降低了发生瞬时故障时的跳闸率，提高了供电的可靠性[24]。同时，减小了非故障相的过电压倍数，降低了对系统绝缘水平的要求。由于故障电流的减小，对保护装置而言，特征量不明显，存在保护不灵敏，选线困难等问题[25]。我国厂用中压系统很少采用中性点经消弧线圈接地方式，一是老电站的厂用电系统普遍比较简单，单相接地故障电流小于10A，不需要补偿；二是厂用中压系统基本为电缆线路，很少有架空线，中性点经消弧线圈接地方式并不适用；三是厂用电系统工作方式复杂，电容电流变化较大，若消弧线圈调谐参数选择不当，很容易出现谐振过电压，对系统危害极大[26]。2.6各接地方式的比较结合上述分析，电网厂用电系统各种接地方式的比较[27]见表2-1。表2-1电网各种接地方式的比较比较项目直接接地不接地低电阻接地高电阻接地消弧线圈接地高，有时大于接地故障电容一般控制在大于接地故障被中和抵消，最接地故障电流三相短路电电流，低100~1000A电容电流低流在故障点约等于线间电压，离开异常过电压控比不接地时略接地故障时健全相上的小，与正常时大，长输电线故障点时会比线制在2.8倍以小，有时比线工频电压一样，无变化产生高电压间电压大下间电压大20%~50%或更大暂态弧光接地过电压可避免可能发生可避免可避免可避免操作过电压低高低低可控制转化为受控制暂态接地故障扩大为双转化为短路，电容性电弧，转化为短路，的故障电流，受抑制，中等重故障的可能小大小中等发生单相接地故障时对可能严重较严重减轻减轻避免设备的损害最低，有降低异常过电压控绝缘的可能，制在2.8倍以变压器等设备的绝缘最高比不接地略低比不接地略低也可采用分下，有降低绝段绝缘缘的可能接下表15 华北电力大学硕士论文续表2-1比较项目直接接地不接地低电阻接地高电阻接地消弧线圈接地自动消弧，但当采用接地保采用接地继电出现永久性故障采用接地保护可能用小功率护继电器，容器有困难，可时，接入并联电接地故障继电保护继电器，容易继电器进行选易迅速消除采用微机信号阻进行选择性切迅速消除故障择性跳闸故障装置断或采用微机信号装置最低，但由于最低，但由于单相接地故障时电网的快速跳闸，可高快速跳闸，可高最高稳定性以提高以提高最大，由于快如不发展为不中等，随中性单相接地故障时的电磁快速跳闸，故速跳闸，故障同地点的双重点电阻加大，小，但时间长感应障持续时间短持续时间短故障，则小电磁感应变小必须考虑3中性点如电位正常时对通信线路的感复式接地时比因串联谐振产生次谐波的感偏移产生静电较大应较小感应应感应需要对应运行工由于采用继电况而变更分接器有困难，有头，还要注意串时很麻烦，采运行操作容易容易容易联谐振，可采用用微机信号装自动调节分接置可改善操作头，可改善操作条件条件接近故障点时对生命的常拖延时间，严重较重较重较轻危险较重2.7本章小结本章通过对各种接地方式进行理论分析，总结其特点，得出结论如下：1、对于直接接地系统，接地故障电流较高，有时会高于三相短路电流，但非故障相的电压无变化。对于变压器设备的绝缘要求不高，继电保护装置配置简单。2、不接地系统，接地故障电容电流较低，非故障相的电压升高较多。对于变压器设备的绝缘要求很高，继电保护装置配置为发信。3、低电阻接地系统，接地故障电流一般控制在100~1000A，异常过电压控制在2.8倍以下。对于变压器设备的绝缘要求异常过电压控制在2.8倍以下，有降低绝缘的可能，继电保护装置采用接地保护继电器，容易迅速消除故障。4、高电阻接地系统，电流大于接地故障电容电流，但非故障相的电压也较高，但低于不接地系统。对于变压器设备的绝缘要求低于不接地系统，继电保护装置采用可能用小功率继电器进行选择性跳闸。5、消弧线圈接地系统，接地故障电流被中和抵消，非故障相电压在故障点约等于16 华北电力大学硕士论文线间电压，离开故障点时会比线间电压大20%~50%或更大，对于变压器设备的绝缘要求低于不接地系统，能自动消弧，但当出现永久性故障时，接入并联电阻进行选择性切断或采用微机信号装置。17 华北电力大学硕士论文第3章接地故障仿真计算当前，国内水电站中压厂用电系统主要采用不接地、经电阻接地和经消弧线圈接地等几种方式。针对上述典型接地方式，基于PSCAD/EMTDC建立仿真模型，以分析计算中压厂用电系统在各种运行方式下单相接地故障电流以及过电压倍数[28]。3.1仿真模型的建立PSCAD/EMTDC是加拿大曼尼托巴高压直流研究中心推出的一款电力系统电磁暂态仿真软件，仿真模型直观，元件模块丰富，可对简单和复杂电力系统的故障进行建模及故障仿真，分析电力系统故障电磁暂态过程。PSCAD允许用户以图形化的方式建立电路模型、运行仿真程序、分析计算结果，并在一个完全集成的图形化环境中管理数据[29]。图3-1某抽水蓄能厂用10kV系统接线简图根据某抽水蓄能（以下简称抽蓄）中压厂用电接线图可以得到图3-1所示10kV系统接线简图，利用PSCAD元件库中已有模型搭建电路并进行仿真分析，主要包括以下几个模块：18 华北电力大学硕士论文3.1.1三相电压源模型某抽蓄电站（4×300MW）厂用中压系统电源有四个，分别是一号发电机、三号发电机、外来电源以及备用柴油发电机组。由于发电机与系统相连，柴油发电机单独作为电源运行时，只带小部分必要负载，可认为厂用中压系统与无穷大系统相连，电压源可设置为理想电压源。选用三相电压源模型2，阻抗设置为零模拟无穷大母线，其电压值可通过固定的内部参数或可变的外部信号进行控制。3.1.2三相变压器模型变压器主要包括高压厂用变压器和厂内配电变压器。高压厂用变压器为星—三角连接，厂内配电变压器为三角—星连接，10kV侧两端都为三角连接，没有中性点。选用三相双绕组变压器，该元件基于经典建模方法来模拟三绕组变压器，等同于三个以三相形式连接的单相双绕组变压器原件，可设置每侧绕组的连接形式，星型或三角形，如图3-2所示。具体需要设置的参数包括额定视在功率、基准频率、变压器绕组总漏抗、变压器总空载铁心损耗、变压器总铜耗。图3-2变压器绕组两种连接形式3.1.3电缆模型厂用电系统电缆长度普遍较短，线路上的压降可忽略，不用考虑线路的电抗。研究系统中性点接地方式，主要考虑电缆的对地电容。根据前面的理论分析可知，当一相发生单相接地故障时，故障相的对地电容被短路，电容中无电流流过，非故障相电容电流随相电压变化。流过故障点的电流为非故障相总的电容电流之和，和电容的具体分布无关，因此可采用集中参数模型来模拟电缆。19 华北电力大学硕士论文表3-1不同型号电缆单位长度电容值根据电缆的类型，查表可得单位长度电缆对地电容值，然后根据各段电缆的长度，计算可得各段线路的对地电容值：一号发电机与Ⅰ段母线之间电缆的对地电容值为C11=0.145×0.388=0.056μF；外来电源与Ⅱ段母线之间对地电容值为C21=0.2×0.388=0.078μF；柴油发电机与Ⅱ段母线之间电缆对地电容值为C22=1.2×0.27=0.324μF；三号发电机与Ⅲ段母线之间电缆对地电容值为C31=0.06×0.388=0.023μF；Ⅰ段母线所带负载电缆总长为6.17km，对地电容值为C12=6.17×0.27=1.666μF；Ⅱ段母线所带负载电缆总长为145m，对地电容值为C23=0.145×0.27=0.039μF；Ⅲ段母线所带负载电缆总长为6.39km，对地电容值为C32=6.39×0.27=1.725μF。3.1.4架空线模型水电站厂用电系统架空线路较少，通常只有从母线到上库回路使用架空线路输电，线路较短，可采用集中参数模型，主要考虑线路对地电容。一般架空线单位对地电容为5~6pF/m，而从母线到上库距离在几千米左右，取架空线路长度为3km，计算其对地电20 华北电力大学硕士论文3C=36100.018F容：。相对于电缆对地电容，架空线对地电容基本可以忽略。3.1.5故障和断路器模型单相故障模型模拟单相故障的动作，通过给定名称的输入信号（通常为Fault）进行控制，其控制逻辑为：0=切除故障，1=发生故障。发生短路故障时，若取短路阻值为零，会降低仿真速度，通常取一阻值非常小的电阻来代表短路。同样，非故障时，取一很大阻值代表断路。故障发生和切除时间由故障定时控制逻辑控制，可设置故障发生以及切除时间。断路器的基本原理与单相短路故障模型相同，利用大电阻和小电阻来代表断开和闭合，并由定时控制逻辑控制开断时间。3.1.6曲折变压器模型10kV厂用中压系统两端都采用三角连接，无中性点，零序电流无法流通。若要实现中性点经电阻接地需人为制造出一个中性点，此时要用到曲折变压器。曲折变压器的结构原理图如图3-3所示，其一次侧绕组分成两个半绕组。高压侧外加零序电压时，高压绕组中流过三相零序电流。由于三相零序电流大小相等，相位相同，在每个半绕组上产生大小相等，方向相反的磁动势，相互抵消。因此曲折变压器的特点就是零序阻抗小，正序阻抗大。正常运行时，变压器阻抗很大，损耗小，发生单相接地故障时，零序阻抗小，接地电流可以从变压器顺利流入大地。由图可知，N点为中性点，可设置中性点经电阻或消弧线圈接地，二次侧绕组可以不接入电路。在PSCAD中，并没有曲折变压器模型，根据其内部绕组之间的关系，可利用单相双绕组变压器搭建曲折变压器模型，如图3-4所示。图3-3曲折变压器结构原理图21 华北电力大学硕士论文图3-4PSCAD中搭建曲折变压器模型3.2仿真计算结果如图3-5所示，为某抽水蓄能电站厂用10kV系统仿真接线图。考虑到单相接地故障时，电容电流只与系统的对地电容相关，与具体负载无关，因此可将同一段母线上的负载合并，各线路对地电容并联以简化仿真模型。共有四个电源，三段母线，三段负载，根据运行方式的不同，三段母线单独运行或串联运行。由于柴油发电机单独带负载运行时，电厂只投入少量的负载，此时系统电容电流较小，中性点可以不接地。其他三个电源带负载运行时，电容电流较大，因此每个电源都要配置一个曲折变压器。本文的中性点经电阻接地仿真是在正常运行方式下，Ⅰ段母线上进行的，其他电源上曲折变压器不参与仿真过程。仿真输出波形图为两种，相电压波形图和故障电流波形图。其中相电压为以稳态相电压峰值作为基准值的标幺值形式，故障电流为实际值。22 华北电力大学硕士论文图3-5仿真接线图主要参数如下：（1）电源共四个，从上往下：电源电压等级一号发电机18kV外来电源500kV柴油发电机0.4kV三号发电机18kV（2）共有七个变压器，如图3-5所示，左边从上往下为高厂变T1-T4，右边三个从上往下为厂用负载变压器T5-T7。表3-2厂用负载变压器参数变压器变比容量连接方式T118/10kV5MVA星—三角超前T2500/10kV50MVA星—三角超前T30.4/10kV0.8MVA星—三角超前接下表23 华北电力大学硕士论文续表3-2变压器变比容量连接方式变压器T418/10kV5MVA星—三角超前T510/0.4kV5MVA三角—星滞后T610/0.4kV0.5MVA三角—星滞后T710/0.4kV5MVA三角—星滞后（3）曲折变压器曲折变压器是用三个单相双绕组变压器搭建而成，单相变压器的变比为10/10kV，容量为5MVA。3.2.1不接地（1）正常运行此时三段高压母线分别运行，母线进线开关闭合，母线联络开关断开，柴油发电机进线开关断开，全厂共三个电源同时供电。设置故障点为Ⅰ段母线所带负载电缆末端，发生A相金属性接地故障。考虑到故障时间会对冲击电压产生影响，分别取故障起始时间为0.3s和0.325s，故障持续0.05s，相电压和A相故障电流波形如下：图3-6t=0.3s时，相电压波形图图3-7t=0.3s时，故障电流波形图24 华北电力大学硕士论文图3-8t=0.325s时，相电压波形图图3-9t=0.325s时，故障电流波形图表3-3正常工作方式时故障电流值和过电压倍数故障时间相角故障电流非故障相过电压倍数冲击过电压倍数0.3s0°9.17A1.751.800.325s90°9.26A1.742.29理论值9.37A1.73小于3.5表3-2为根据仿真波形得出的故障电流值以及过电压倍数，理论上非故障相电压变为线电压，过电压倍数为1.73倍，考虑到故障点的重燃弧会抬高冲击过电压，但冲击过电压倍数最高不超过3.5倍。如图3-1所示，Ⅰ段母线每相对电容为25 华北电力大学硕士论文C0=C11+C12=1.722μF，则故障电流的理论值为U310106I=332501.722109.37AK.理论值XC3。（2）3#厂高变检修或故障此时Ⅰ、Ⅲ段母线联络开关闭合，全厂主要负荷都并联运行，增加了电缆的长度，也即增大了电容电流，同样设置故障点为电缆末端，发生A相金属性接地故障。分别取故障起始时间为0.3s和0.325s，故障持续0.05s，相电压和A相故障电流波形如下：图3-10t=0.3s时相电压波形图图3-11t=0.3s时，故障电流波形图26 华北电力大学硕士论文图3-12t=0.325s时，相电压波形图图3-13t=0.325s时，故障电流波形图表3-4检修或故障时故障电流值和过电压倍数故障时间相角故障电流非故障相过电压倍数冲击过电压倍数0.3s0°18.24A1.771.850.325s90°18.67A1.772.30理论值18.88A1.73小于3.5表3-3为根据仿真波形得出的故障电流值以及过电压倍数，理论上非故障相电压变27 华北电力大学硕士论文为线电压，过电压倍数为1.73倍，考虑到故障点的重燃弧会抬高冲击过电压，但冲击过电压倍数最高不超过3.5倍。每相对地电容为C0=C11+C12+C31+C32=3.47μF，则故U310106I=332503.471018.88AK.理论值障电流的理论值为XC3。（3）结果分析从仿真结果可以看出，发生单相接地故障时，会有一个很大的冲击电流，然后稳定为正弦基波电流；短路时刻对稳态基波故障电流的有效值基本没有影响，但3#厂高变检修或故障时，故障电流相比于正常运行时的故障电流增大了接近一倍。这是因为Ⅰ、Ⅲ段母线联络开关闭合，一号发电机带两段母线运行，增加了负载，相当于延长了负载电缆长度，系统的对地电容增大，电容电流增加。正常运行时，电容电流可达9.26A，与理论值9.37A基本相符；检修或故障时，电容电流可达18.67A，与理论值18.88也基本相符。对于非故障相过电压，当系统的对地电容增大时，基频过电压倍数和冲击过电压倍数只有略微增大，基本可以忽略。而不同时刻发生单相接地故障，稳态过电压倍数保持一致，冲击过电压倍数不同。稳态过电压倍数为最大为1.77倍，理论值为1.73倍，与理论值基本相符。A相接地故障发生在相角为0°时，冲击过电压倍数为1.85倍；接地故障发生在90°时，冲击过电压倍数最大，为2.30倍；均小于理论最高3.5倍过电压。3.2.2中性点经低电阻接地（1）仿真计算只考虑正常运行方式，此时三段高压母线分别运行，母线进线开关闭合，母线联络开关断开，柴油发电机进线开关断开，全厂共三个电源同时供电。设置故障点为电缆末端，发生A相金属性接地故障。考虑故障时间会对冲击电压产生影响取故障起始时间为0.325s，此时冲击过电压最大，故障持续0.05s。不同接地电阻，对故障电流和非故障相电压影响不同，故分别取RN为1、5、10、20、50、57Ω（对应的故障电流见表3-4）。28 华北电力大学硕士论文图3-14RN=1Ω时相电压波形图3-15RN=1Ω时故障电流波形图3-16RN=5Ω时相电压波形29 华北电力大学硕士论文图3-17RN=5Ω时故障电流波形图3-18RN=10Ω时相电压波形图3-19RN=10Ω时故障电流波形30 华北电力大学硕士论文图3-20RN=20Ω时相电压波形图3-21RN=20Ω时故障电流波形图3-22RN=50Ω时相电压波形31 华北电力大学硕士论文图3-23RN=50Ω时故障电流波形图3-24RN=57Ω时故障相电压波形32 华北电力大学硕士论文图3-25RN=57Ω时故障电流波形表3-5经不同电阻接地时故障电流值及过电压倍数RN（Ω）B相过电压倍数C相过电压倍数故障电流（A）理论故障电流（A）10.591.673253577451.471.8610881155101.621.81565.7577.4201.681.75282.8288.7501.711.73113.8115.5571.721.73100.0101.3表3-4为根据仿真波形图得出的故障电流值及过电压倍数，理论值为根据公式UIRNRN以及接地电阻阻值计算所得。（2）结果分析从相电压波形图中可以看出，与中性点不接地系统系相比，中性点经低电阻接地发生单相接地故障时，非故障相稳态过电压倍数并没有明显降低，但是冲击过电压倍数明显减小。电压的波形图中并没有出现明显的冲击过电压，而是很快达到稳定。这是因为中性点经电阻接地，形成零序通路，电荷可以很快的释放，而不会积累形成过电压。同时会出现很大的故障电流，电流值大小与接地电阻阻值相关。对于非故障相过电压，B相和C相过电压倍数是不同的。当RN较小时，由图2-7矢量图可知，B相电压降低，C相电压上升；随着RN的增大，B相过电压倍数逐渐增大，C相过电压倍数先增大，后减小，仿真过电压倍数变化趋势和理论分析一致（见图2-7）。非故障相过电压倍数最大为1.86倍，小于中性点不接地系统冲击过电压倍数2.3033 华北电力大学硕士论文倍。对于接地故障电流，因为单相金属性接地中性点会发生偏移，偏移电压有效值等于相电压的有效值，即为5774V，接地故障电流为流经电阻的电流与电容电流的矢量和，相对于电阻电流，电容电流很小，可忽略，因此理论故障电流可直接计算得到，为相电压与接地电阻的比值，如表3-4所示。可以看出仿真所得故障电流总是小于理论故障电流，特别是接地电阻越小时，与理论值相差越大。这是因为，实际电路中，曲折变压器的零序阻抗不可能为零，线路的阻抗很小但是依旧存在，相当于存在一个数值很小的零序阻抗与接地电阻串联，因此流经电阻的电流会减小。特别是接地电阻阻值越小时，线路电抗和曲折变压器的零序阻抗不能忽略，实际电流会比理论电流小很多。总体来说，仿真结果与理论分析基本保持一致，说明仿真模型能较准确的反映实际电路。3.2.3中性点经消弧线圈接地（1）仿真计算只考虑正常运行方式，此时三段高压母线分别运行，母线进线开关闭合，母线联络开关断开，柴油发电机进线开关断开，全厂共三个电源同时供电。设置故障点为电缆末端，A相发生金属性接地故障。考虑故障时间会对冲击电压产生影响取故障起始时间为0.125s，此时冲击过电压最大，故障持续0.5s。由前面的计算可知，正常运行方式下，Ⅰ段母线每相对地电容为C0=C11+C12=1.722μF，若要使消弧线圈电感电流完全补偿故障电容电流，则：11XLX616.2LC63C31001.722100X616.2LL1.96H100由于消弧线圈存在损耗电阻，通常来讲其品质因数Q在10-40之间，取Q≈20，则r30损耗电阻阻值可取L。为比较补偿程度不同对系统故障电流以及非故障相电压的影响，分别取消弧线圈电感值为0.9L、0.95L、L、1.05L、1.1L进行仿真。图3-26电感为0.9L时，相电压波形图34 华北电力大学硕士论文图3-27电感为0.9L时，故障电流波形图图3-28电感为0.95L时，相电压波形图35 华北电力大学硕士论文图3-29电感为0.95L时，故障电流波形图图3-30电感为L时，相电压波形图图3-31电感为L时，故障电流波形图36 华北电力大学硕士论文图3-32电感为1.05L时，相电压波形图图3-33电感为1.05L时，故障电流波形图图3-34电感为1.1L时，相电压波形图37 华北电力大学硕士论文图3-35电感为1.1L时，故障电流波形图表3-6补偿程度不同时故障电流及过电压倍数消弧线圈电感值故障电流非故障相过电压倍数冲击过电压倍数0.9L1.103A1.702.360.95L0.707A1.692.37L0.467A1.702.371.05L0.619A1.702.371.1L0.919A1.702.37（2）结果分析由仿真结果可以看出，中性点经消弧线圈接地方式显著的减小了故障电流，防止电弧的重燃。无消弧线圈对电容电流进行补偿时，故障电流为9.26A，对电容电流进行补偿之后，故障电流下降到1A左右。当消弧线圈工作在全补偿状态时，由于损耗电阻的存在，仍会有0.467A的残流。为避开谐振点，一般会使消弧消弧线圈工作在过补偿或欠补偿状态，从表3-5可以看出，随着工作状态远离谐振点，故障电流会逐渐增大。由电流的波形图可以看出，故障电流含有一个衰减的直流分量，这是由RLC电路的初始状态引入的，随着直流分量衰减为零，故障电流只含基波分量。非故障相的过电压倍数和消弧线圈补偿程度无关，稳定在1.70倍，变为线电压，冲击过电压倍数最高为2.37倍。由相电压波形图可以看出，故障结束时，由于消弧线圈的缓冲作用，故障相的相电压逐渐上升，延缓了故障相电压恢复速度，有利于防止电38 华北电力大学硕士论文弧的重燃。3.3对比与结论由以上仿真计算可知，若采用不接地方式，该抽水蓄能电站厂用中压系统发生单相接地故障时，正常运行方式下电容电流可达9.26A，虽小于通常所说的无法自熄弧电容电流10A，但已非常接近，考虑到故障点绝缘水平的复杂性，很有可能出现间歇性或稳定电弧。当其中一台高厂变检修或故障时，两段母线之间的母联开关闭合，此时增大了电容电流，最大可达18.67A，已超过了10A，故障点可以形成稳定的电弧。非故障相的过电压最高可达1.77倍，冲击过电压可达2.30倍，给线路的绝缘带来很大压力。在上述故障情况下，若还要继续运行2h，则危害表现在线路绝缘薄弱的部分容易发生击穿，造成相间短路甚至三相短路；短路故障点电弧无法熄灭，极有可能引起电缆着火或故障发展，甚至诱发火灾，对厂用电系统造成不可逆的破坏。例如：2014年11月，某电站2#高厂变低压侧A相发生单相接地故障引起火灾，2#高厂变低压侧10kV电缆终端头绝缘被破坏，导致AC相相间短路，最终引起ABC三相相间短路；2015年9月，某电站电缆夹层及电缆竖井发生火情，造成部分电缆及厂高变烧损，经事故分析，起因为厂高变至限流电抗器间6.3kV电缆在竖井转角处因弯曲半径过小，绝缘损伤，发生单相接地故障，进而发展成相间短路。上述两电站厂用电系统均为不接地方式，发生单相接地故障时，保护装置仅发送报警信号，由于接地电弧未能自行熄灭，形成间歇性的弧光接地，导致相间短路，造成事故扩大。从中可以看出，中压厂用电系统不接地方式运行，一般不会迅速切除单相接地故障，而单相接地故障往往容易发展成为相间短路或三相短路，以致引发火灾，造成设备损毁及重大经济损失，甚至危及人身安全。对于中性点经低电阻接地方式，从仿真数据可以看出，当电阻值为不大于10Ω的小电阻接地时，非故障相的最大过电压为1.86倍，略大于线电压，从电压波形图可以看出，故障瞬间基本没有冲击电压。故障电流很大，大于500A，保护会迅速动作，但过大的故障电流可能对会人身安全等造成威胁。在保证灵敏度的基础上，适当增大电阻值可减少故障电流值。当电阻值在10Ω-50Ω之间时，过电压倍数最大为1.81倍，故障电流为100A-600A。在进行保护配置时，要注意躲过正常运行时，中性点可能出现的电压偏移引起的零序电流，以及负载投切时可能出现的零序过电流。水电站要求在最大入地电流的条件下，地电位升高宜不超过2000V，最高不超过5000V，接地电阻通常在0.5Ω以下，而一般通信线路要求地电位差不超过650V，采用低电阻接地方式接地故障电流控制在1000A以下（实际多采用100~200A），地电位升高不超过500V，不会对通信线路造成严重干扰。同时，控制保护电缆均采用屏蔽型，且控制保护装置均具备一定等级的抗电磁干扰能力，即使发生接地故障，故障电流也不会引起误动。对于中性点经消弧线圈接地方式，非故障相冲击过电压倍数最高达2.37倍，和中性点不接地方式冲击过电压倍数基本一致，考虑到消弧线圈可以有效限制电弧的重燃，其冲击过电压倍数不会提高，而中性点不接地方式在电容电流过大时，很容易出现重燃39 华北电力大学硕士论文弧过电压，冲击过电压倍数会在2.30倍的基础上继续提升。故障电流较小，电弧可以很快熄灭，可以带故障运行不超过2h。但是对于永久故障，由于故障电流过小，选线困难，很难及时排除故障，不适用于电缆网络为主的系统。安徽一天电气技术股份有限公司的相关试验表明，针对交联电缆相对地固体绝缘击穿，即使是把流过接地故障点的电容电流补偿到国标规定的10A以下，也会在较短的时间内烧穿相间绝缘，造成相间短路事故。图3-36消弧线圈补偿后，5A残流故障波形图图3-37消弧线圈补偿后，5A残流对电缆的烧蚀对于厂用电系统的保护，由于不接地系统可以在发生单相接地故障时允许运行一段40 华北电力大学硕士论文时间，原则上当发生单相接地故障时，保护只动作于信号。少部分电站的厂用电系统设置了小电流接地选线装置[30]，但据了解，这几个电站均未发生过单相接地故障，也未曾有过小电流接地选线装置的动作记录，无从判断其小电流接地选线装置的有效性。但从电网中小电流接地选线装置的应用来看，其准确性较差，误选和拒动现象较多[31]，统计数据参见表3-6。表3-6近几年的小电流选线运行情况统计（福建省泉州供电公司）正确选线误选拒动接地时间次数次数比例次数比例次数比例2011年784253.8%1012.8%2633.3%（2月-8月）2012年1379871.5%1913.9%2014.6%2013年1207663.3%1915.8%2520.8%（1月-10月）2014年1368461.8%1712.5%3525.7%合计47130063.7%5511.7%10622.5%综上可知，仿真模型基本和理论相符，仿真结果具有较高的可信性。对于厂用系统备用容量充足、以电缆线路为主的水电站厂用电系统，单相接地故障电容电流较大时，采用中性点经低电阻接地的接地方式最为合理。对于已建成的水电站，10kV侧没有中性点，可通过曲折型接地变压器引出中性点；新建水电站，在厂用电系统设计时，可考虑使用星型连接方式，便于引出中性点。3.4本章小结本章通过选取真实抽水蓄能电站中压厂用电系统，中压厂用电分别采用不接地、经电阻接地、经消弧线圈接地几种方式进行仿真计算，得出如下结论：（1）对于中性点不接地方式，在馈线发生单相接地故障时，会有一个很大的冲击电流，然后稳定为正弦基波电流；短路时刻对稳态基波故障电流的有效值基本没有影响，但在某台厂高变检修或故障时，由一台厂高变通过母联开关带两段母线运行时，增加了负载，相当于延长了负载电缆长度，系统的对地电容增大，电容电流增加故障电流相比于正常运行时的故障电流增大了接近一倍，故障点可以形成稳定的电弧。非故障相的过41 华北电力大学硕士论文电压最高可达1.77倍，冲击过电压可达2.30倍，给线路的绝缘带来很大压力。在上述故障情况下，若还要继续运行2h，则危害表现在线路绝缘薄弱的部分容易发生击穿，造成相间短路甚至三相短路；短路故障点电弧无法熄灭，极有可能引起电缆着火或故障发展，甚至诱发火灾，对厂用电系统造成不可逆的破坏。（2）对于中性点经低电阻接地方式，从仿真数据可以看出，当电阻值为不大于10Ω的小电阻接地时，故障电流很大，大于500A，保护会迅速动作，但过大的故障电流可能对会人身安全等造成威胁。在保证灵敏度的基础上，适当增大电阻值可减少故障电流值。当电阻值在10Ω-50Ω之间时，过电压倍数最大为1.81倍，故障电流为100A-600A。在进行保护配置时，要注意躲过正常运行时，中性点可能出现的电压偏移引起的零序电流，建议作为水电站中压厂用电系统接地方式。（3）对于中性点经消弧线圈接地方式，非故障相冲击过电压倍数最高达2.37倍，和中性点不接地方式冲击过电压倍数基本一致，考虑到消弧线圈可以有效限制电弧的重燃，其冲击过电压倍数不会提高，故障电流较小，电弧可以很快熄灭，可以带故障运行不超过2h。但是对于永久故障，由于故障电流过小，选线困难，很难及时排除故障，不适用于电缆网络为主的系统，不建议作为水电站厂用电系统中性点接地方式。42 华北电力大学硕士论文第4章推荐的接地方式与改造思路4.1推荐的中压厂用电系统接地方式当前，我国水电站中压厂用电系统普遍采用不接地方式，发生单相接地故障时，不形成短路回路，通过接地点的电流仅为接地电容电流，当单相接地故障电流很小时，故障点电弧可以迅速自熄，熄弧后绝缘可自行恢复，能自动地清除单相接地故障，可以带故障运行一段时间，供电可靠性较高。缺点是发生单相接地故障时，会产生弧光重燃过电压。这种过电压现象会造成电气设备的绝缘损坏，电缆绝缘击穿，所以要求系统绝缘水平较高。当线路很长时，接地电容电流就会过大，超过临界值，接地电弧将不能自熄，容易形成间歇性的弧光接地或电弧稳定接地。间歇性的弧光接地能导致危险的过电压。稳定性电弧接地会导致相间短路，可能引发火灾，造成重大事故，有可能引起一台或数台机组退出备用，全厂停电等严重后果，给电网运行造成不可估量的损失，特别是电网负荷紧张或需要消纳新能源的关键时间段，短路或火灾引起的负荷受损对调节裕度不强的区域电网造成较大的压力。随着水电站装机规模的不断扩大，且电站厂用电供电范围也从电站厂房扩展至业主营地等办公生活区域，中压厂用电系统电缆总长度不断加大，因而中压厂用电系统电容电流也越来越大，许多已经超过10A。中压厂用电系统若仍采用不接地方式，则单相接地故障电弧可能无法自熄，进而导致相间短路，引发重大事故。因而在厂用电接线设计时，应准确计算中压厂用电系统电容电流，慎重选择中性点接地方式！《水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则》（NB/T35067-2015）规定：“3kV～20kV不直接连接发电机的系统和35kV、66kV系统中性点宜采用不接地方式。当单相接地故障电容电流超过10A，并且需要在接地故障条件下运行时，应采用中性点谐振接地方式；6kV～35kV主要由电缆线路构成的配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流较大时，可采用中性点低电阻接地方式；6kV和10kV配电系统以及发电厂厂用电系统，单相接地故障电容电流不大于7A时，为防止谐振、间歇性电弧接地过电压等对设备的损害，可采用高电阻接地方式”[32]。水电站特别是抽水蓄能电站厂用电系统有着自身的特点，其高压厂用变压器数量及容量均有备用，主流设计是单台高压厂用变压器可以带全厂负荷运行，重要负荷的配电变压器一般均有备用或者采用双电源供电，当发生故障时，可迅速切除故障，利用备自投实现电源的自动切换，因而厂用电系统没有带接地故障运行的必要性；且电缆为非自恢复绝缘，发生单相接地故障一般来说均为永久性故障，若继续运行，故障处绝缘会被迅速烧坏，以致发展成为相间故障，必须迅速切断电源，避免事故扩大，即便采用消弧线圈，也只是一定程度上降低了接地故障电流，很难及时排除故障，在以电缆为主的厂用电系统中不能有效发挥作用。而低电阻接地可以使接地故障的检测手段大为简单、可靠，准确快速切除故障，同时也可降低过电压水平，减小单相接地发展成相间短路的概43 华北电力大学硕士论文率，防止事故扩大。综上所述，水电站中压厂用电系统，当单相接地故障电容电流不大于7A时，可采用不接地方式，保护动作于信号；当单相接地故障电容电流大于7A时，宜采用中性点低电阻接地方式，保护动作于跳闸。鉴于水电站运行逐步向无人值班过渡，遇有故障时应能自动处理，不需要现场人工即时干预，本着“故障导向安全”的设计原则，建议中压厂用电系统中性点采用经低电阻接地方式，同时保证保护的选择性和灵敏度满足要求，从而确保水电站中压厂用电系统安全稳定运行，同时也能极大地保证电网供电的安全性，持续可靠的电源有利于电网对水电站调峰调频、事故备用的迫切需求。结合目前水电站厂用电系统的典型接线型式，高压厂用变压器的接线组别宜采用∆-Y接线，厂高变低压（10kV）侧中性点经低电阻接地。正常情况下，每台厂高变分别带一段负荷独立运行，当其中一路厂高变电源消失时，则根据备用电源动作逻辑完成电源自动切换。相应的，在厂高变中性点及各10kV馈线回路配置合适变比的零序CT，同时在厂高变及10kV馈线保护中设置零序电流保护，一旦发生接地故障，保护立即动作，跳开相关的断路器[33]。4.2张河湾抽水蓄能电站中压厂用电接地系统改造思路张河湾抽水蓄能电站位于太行山深处井陉县境内，距石家庄市直线距离为52km，公路里程77公里，装机总容量为100万千瓦，安装4台25万千瓦的单级混流式可逆式机组，以一回500kV线路接入河北南部电网。电站厂用电系统采用15.75kV、10kV、400V三级供电网络，四台厂高变分别引自四台主变低压侧，低压侧分别接入10kVⅠ段母线，10kVⅢ段母线。厂高变采用Y/△接线，因此中压厂用电系统采用不接地系统。图4-1张河湾抽水蓄能电站厂用电系统接线图张河湾抽水蓄能电站中压厂用电系统在长期运行过程中，增加了部分出线回路，电缆长度随之增长，造成电容电流增大，应对其单相接地故障电容电流进行实测复核。考虑改造成本及经济运行等因素，当单相接地故障电容电流不大于7A时，可维持原中性44 华北电力大学硕士论文点接地方式运行，当单相接地故障电容电流大于7A时，建议改造为中性点经低电阻接地方式。初步改造思路如下：4.2.1厂用电系统接线及配置由于中压厂用电系统变压器绕组通常采用三角形联结，无中性点引出，故需要在中压厂用电系统母线上增设曲折型联结接地变压器以引出中性点接入电阻器。根据电容电流复核结果，合理选择接地变压器及电阻器的参数。接地变压器应设置闭锁装置，确保每一个电源仅带一台接地变运行[34]。图4-2接地变压器+低电阻接地联结示意图4.2.1.1接地电阻器（1）额定电压电阻器额定电压应为高压厂用电系统母线的额定相电压。（2）电阻值中性点接地电阻器的阻值应按下式计算：RN=式中：RN——电阻器的阻值（Ω）UN——高压厂用电系统母线的额定线电压（kV）；IR——接地电阻性电流（A）。电阻性电流应不小于2倍电容电流，并且单相接地故障总电流值应使保护装置准确且灵敏地动作于跳闸。IR一般选择50~200A。电阻器在25℃时的电阻值偏差应在±5%范围内。（3）额定发热电流电阻器推荐选用下列额定值：50，100，200A。（4）额定时间电阻器额定时选用10s。（5）电阻元件电阻器中的电阻元件应确保在工作温度范围内的电气和机械稳定性，电阻材料宜采用不锈钢材质。45 华北电力大学硕士论文（6）绝缘水平电阻器应能承受表4-1的工频电压。表4-1电阻器工频耐压值额定电压（kV）工频试验电压（kV）6.6/3210/42（7）温升电阻器10s允许温升不超过760K。（8）其他电阻器尚应符合《配电系统中性点接地电阻器》DL/T780标准的相关要求。[35]4.2.1.2接地变压器（1）型式接地变压器应采用三相、曲折联结、环氧树脂浇注、自冷式，不带二次绕组。（2）额定电压接地变压器额定电压见表4-2。表4-2接地变压器额定电压额定电压（kV）一次侧10±5%辅助绕组0.1±5%（3）额定容量接地变压器的额定容量应按下式计算：SN=式中：SN——接地变压器的额定容量（kVA）UN——高压厂用电系统母线的额定线电压（kV）；IR——接地电阻性电流（A）；k——变压器的过载倍数。变压器10s的允许过载倍数为10.5。（4）绝缘水平接地变压器的绝缘水平应符合见表4-3。46 华北电力大学硕士论文表4-3接地变压器绝缘水平标称系统电压额定短时工频耐受电压额定雷电冲击耐受电压（峰（有效值）（kV）（有效值）（kV）值）（kV）≤13-62060103575（5）绝缘耐热等级接地变压器绝缘耐热等级应为H级。（6）其他接地变压器尚应符合相关标准的规定。4.2.2设备布置张河湾抽水蓄能电站高压厂变布置于母线洞内，旁边布置有限流电抗器及高压断路器，空间狭小，10kV高压开关室内尚有备用间隔，可以考虑将接地变压器及电阻器布置于备用间隔内[36]。4.2.3保护装置根据电容电流复核结果，在各分支回路加装合适变比的零序电流互感器，同时复核保护装置的功能中是否包含零序过流保护，进而对保护整定进行重新计算及定值调整。基本原则如下[37]：（1）中压厂用电的保护应满足《水力发电厂继电保护设计规范》NB/T35010的相关要求。（2）低电阻接地系统继电保护应满足可靠性、选择性及灵敏性。（3）母线及接地变中性点可设置零序过流保护。（4）馈线的零序保护应按躲过该回路的对地电容电流来整定，一般系数可以考虑1.5-2倍。馈线零序保护需要和馈线的电流保护在时间上和定值上配合。（5）馈线零序保护动作时序宜按下列顺序：馈线断路器、接地变开关、母联、进线开关、厂高变两侧开关。（6）电阻中性点或者接地变高压中性点的保护作为馈线拒动和母线接地的后备保护，同时躲过系统不平衡电流，在时间上与馈线进行配合，其定值按照最低的馈线零序过流定值整定。4.2.4其他需要注意遵循的原则（1）在接地变压器中性点配置合适变比的零序互感器。（2）在中压厂用电每条馈线回路配置合适变比的零序互感器。（3）厂用变及厂用馈线中配置零序过流保护，保护动作于跳开相应回路的断路器[38]。47 华北电力大学硕士论文（4）对于带有架空线的馈线回路，零序过流保护动作时间宜考虑躲过临时性接地故障的自恢复时间[39]。（5）正常运行情况下，不允许几个电阻接地系统并列运行[40]。4.3本章小结根据第二章的理论分析以及第三章的仿真计算，本章顺利成章地得出适合水电站中压厂用电系统发展趋势及新的特点的中性点接地方式，在4.1中，介绍了水电站及抽水蓄能电站目前一些新的特点，使得结论更加具有说服力和适用性。4.2中，以张河湾抽水蓄能电站为实际改造对象，以现有的规程规范为指导，给出了相对详尽的改造思路，具有一定的代表性和借鉴意义。48 华北电力大学硕士论文第五章总结与展望5.1总结本文首先对水电站中压厂用电系统接地方式研究的背景及意义进行了阐述，重点介绍了该研究在水电站工程实际中的重大意义，特别是针对抽水蓄能电站地下式厂房布置、电缆密集的现实情况，能够有针对性地解决水电站中压厂用电系统中存在的实际问题。其次，分别对各种接地方式进行理论分析，总结其特点，得出不同接地方式下故障电流、非故障相相电压等特征量的不同，以及对变压器绝缘要求以及继电保护配置等的区别，为本文最后的结论提供理论基础。再次，选取某典型抽水蓄能中压厂用电系统，进行故障仿真计算，分别对中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地接地三种不同情况进行计算对比，得出相应的结论。最后，根据仿真计算的结果，水电站（含抽水蓄能）厂用电系统的实际配置，同时考虑厂用电系统特殊的运行方式，推荐最优的中压厂用电系统接地方式，即中压厂用变压器采用中性点经低电阻接地的方式，母线各馈线配置零序电流互感器，并设置相应的零序过流保护，在发生单相接地故障时，第一时间切断故障，防止故障扩大发展，甚至演变为火灾事故，同时，在第四章中选取已投运的河北张河湾抽水蓄能电站厂用电系统，简要说明厂用电系统改造的思路，为在运水电站（含抽水蓄能）中压厂用电系统的改造提供参考，同时也为在建及筹建的水电站（含抽水蓄能）厂用电系统的设计提供很好的思路，从源头上解决一些实际的工程问题，减少后续改造的费用及各种成本。5.2展望虽然本文针对水电站中压厂用电系统接地方式已做了相对详细的研究工作，但限于作者水平以及时间关系，与本研究相关的部分内容的深度不够，如厂用电母线馈线设置零序电流互感器及零序过流保护后的保护定值设置及配合，本文未能做出进一步的说明。此外，第四章中针对张河湾抽水蓄能电站中压厂用电系统具体的改造中，接地电阻的选型未做详细说明，零序过流保护的配置也未进一步予以说明。不过相信随着对水电站厂用电系统研究深入，厂用电母线馈线零序过流保护定值设置、接地电阻选型等课题也会一一得到解决。随着我国水电的大发展特别是近年来抽水蓄能电站的迅速发展，使得本课题研究更加具有实际工程意义。抽水蓄能电站是电力系统中具有调峰、填谷、调频、调相和事故备用等多种功能的特殊电源，运行灵活，反应快速。随着我国经济的快速发展，电力负荷持续增长，峰谷差逐步加大。抽水蓄能电站是解决电力系统调峰问题、建设坚强智能电网、确保电网安全可靠运行的有效手段。2017年，国家电网公司又新开工建设六座抽水蓄能电站，六座抽水蓄能电站的开49 华北电力大学硕士论文工，是新时代能源转型和绿色发展的重大举措，对优化能源结构布局、提高电力系统整体经济性和安全可靠性具有重要意义。其中一些项目位于污染重灾区，项目建成后将会有效遏制大气污染，同时也能缓解部分地区存在的弃风弃光的现状。根据水电发展“十三五”规划，到2020年抽水蓄能电站总装机将达到7000万千瓦。我国抽水蓄能电站的建设高峰期已经到来，可见在此时开展本课题的研究，不仅实际工程意义显著，也具有一定的时代意义。50 华北电力大学硕士论文参考文献[1]张越。“浅析发电厂厂用电系统中性点接地方式的选择”，能源与节能，2015年第5期（总第116期）[2]汪波涛，王明芳等。“浅析发电厂厂用电系统中性点接地方式的选择”，水电与抽水蓄能，第2卷，第5期（总第9期）(2016)[3]高超平，王波。“发电厂高压厂用电系统接地问题探讨”，长沙电力学报（自然科学报），2003，18（4）：54-56[4]黄灿辉，孙树昌。“发电厂高压厂用电系统中性点新型接地方式”，水电能源科学，2005年10月，第23卷第5期[5]李锡芝。“发电厂厂用电系统中性点低电阻接地方式浅析”，华东电力，2000年，8[6]RomanR,PietzschH（德国），王海群译，“中压系统中的接地故障处理【R】”,4.36CIRED,1995[7]中国电力。“世界各国采用的配电网中性点接地方式”，中国电力，第42卷，第10期，2009年，10月[8]IEEE142-2007《GroundingofIndustrialandCommercialPowerSystems》PublishedbytheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers,Inc.[9]郑罡。“基于注入法的小电流接地系统单相接地故障定位方法”，山东大学，2007年[10]武汉高压研究所，10kV城市电网中性点经电阻接地方式的研究，1991,3[11]刘新东。“10-35kV配网铁磁谐振过电压的表现形式及消除措施”，电工技术杂志，2000第六期[12]李志全，刘晨光。“电网谐振过电压防治的研究与探讨”，电力技术，2009第二期[13]“电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB/T50062-2008”，中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国计划出版社，2008[14]刘珊，桑振海，石爽等，“大型水电厂厂用电继电保护系统设计研究”，电网与清洁能源，2014年7月，第30卷第7期[15]中国航空规划设计研究总院有限公司组编，“工业与民用供配电设计手册”，中国电力出版社有限公司出版，2017年1月[16]覃松涛，黄超等，“220kV变电站主变压器中性点接地方式分析”，南方电网技术，2014（02）[17]苏继锋，“配电网中性点接地方式研究”，电力系统保护与控制，2013年8月[18]林瑨，“配电网单相接地故障定位技术的研究”，华中科技大学，硕士论文，2013[19]李福寿，“中性点非有效接地电网的运行”，水力电力出版社，1993[20]张庆雷，“中低压配电网单相接地故障自动定位系统与应用技术研究”，山东大学，2008,12[21]高立平，“中性点经小电阻接地方式的研究与应用”，石化电气，2011年第30卷第11期[22]陈伟清，“发电机中性点经配电变压器高阻接地”，工业技术，2015年40期[23]石健，平绍勋等，“中性点经高电阻接地的特点和应用”，电网技术，2007[24]王吉庆，沈其英，“中性点经消弧线圈接地系统的单相接地选线”，电网技术，2003[25]刘明岩，“配电网中性点接地方式的选择”，电网技术，2004年51 华北电力大学硕士论文[26]王立，“城市配电网中性点接地方式的选择”，华北电力技术，2000年[27]许珠良，“消弧线圈接地补偿系统优化研究”，电子科技大学，2011年[28]李环平，杨金明，“基于PSCAD_EMTDC的大型并网风电厂建模与仿真”，电力系统保护与控制，2009[29]孙彤等，“电力仿真软件PSCAD／EMTDC的应用”，数字技术与应用，2013[30]张伟，陈熙平，王为浩等。“小电流接地选线装置在10kV厂用电系统中的应用”，电工电气，2014年第1期[31]姚政，“小电流接地系统单相接地与铁磁谐振故障分析”，广西电力，2015年第38卷第3期[32]《水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则》（NB/T35067-2015）国家能源局，新华出版社，2015年10月27日发布[33]“水力发电厂厂用电设计规程【S】DL/T5164-2002”，国家发展和改革委员会，中国电力出版社2003[34]DL/T780配电系统中性点接地电阻器[35]GB/T50065交流电气装置的接地设计规范[36]《水力发电厂厂用电设计规程》（NBT35044-2014）国家能源局，中国电力出版社，2014年10月15日发布[37]高春如。“发电厂厂用电及工业用电系统继电保护整定计算【M】”，中国电力出版社，2012[38]GB/T50064交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[39]DetjenER,ShahKR.Groudingtransformerapplicationsandassociatedprotectionschemes[J].IEEETransonIndustryApplications,1992:28(4)[40]ClementM.DevelopmentinMVneutralcontrolatEDF[R].2.14CIRED,199152 华北电力大学硕士论文致谢时光飞逝，硕士研究生的学习即将结束。经历半年多时间的努力，硕士毕业论文终于成稿，回顾一年以来写论文的过程，深深感到我得到了很多人的热情帮助，我要向他们表达我最衷心的谢意。首先，当然要感谢李俊卿老师，本论文能够如期完成，离不开她的悉心指导和孜孜不倦地授道。更难能可贵的是，李老师治学严谨、平易近人，并富有耐心。从研究选题、定题开始，到论文撰写、修改及润色，再到定稿、答辩，李老师始终高度负责地给予细致深入指导，精心点拨。李老师渊博的专业知识，精益求精的工作作风，传道授业的高尚师德也深深地影响着我。同时还要感谢参加论文评审和答辩的各位老师们，他们的意见和建议将是我一笔宝贵的财富。最后，还要感谢华北电力大学，感谢华北电力大学电力系教务处、学工办的老师们！53 华北电力大学硕士论文作者简介1982年9月5日生于陕西省宝鸡市。2001年9月考入西安理工大学电气工程及其自动化专业，2005年6月本科毕业并获得工学学士学位。工作经历：2005年至今在张河湾抽水蓄能电站工作。54