基于MATLAB单相接地分析和模拟小电流接地系统
I摘要］川MATLAB的simulink工具箱构建小电流接地系统模拟模型，模拟单相接地故障 的各种情况，分析零序电流的波形，确定哪条线路故障。
关键字:小电流接地系统；模拟；波形；零序电流；MATLAB
0引言
我国配电网中性点广泛采用不接地与经消弧线圈接地这两种非冇效接地方式，因其发生故障时 流过接地点的电流小，被称为小电流接地系统或者中性点非有效接地系统，此类系统容易发生单相 接地故障。
随着人们对供电可靠性的要求越来越高，小电流接地系统使配电网结构复杂，故障线路选择已成为一个公认的问题，但由于系统白人的特点，小电流故障线路选择问题尚未得到很好的解决。木文 使用MATLAB建立电力系统模型，对故障进行仿真。通过分析仿真结果，冇利于配电网单相接地故 障选线的进一步研究。
解单接地等值电路
解单接地等值电路
图1单相接地电流等值电路
在图1中，C-谐振接地系统的三相对地电容器，L°_零序电路中的三相线路和电源变压器
等值电感，R。等值电阻为10序电路(包括故障点的接地电阻和弧电阻)，L一分别为
电阻和电感的无功损耗，u()-等效零序电源。
diedt根据图1 nJ写下以下微分方程：
die
dt
产］\曲二(/如 sin (朋 0) C o
U^sin(6yt ^) = rLiL L — dt
解微分方程可得：
? ? ?
— Ic.os ^C.st
cof
=/饰丄--sin 0sin co{t- cos (p cos a)ft)e cos(血 (p)]
系数，其中$时间常数为回路。^Cm = %皿是电容电流的振幅值，4是相电压的振幅值；
系数，其中$为回路的时间常数。
由震荡分量为临态口的角频率；力二屋■，口由振荡分量的衰减
a)f——
a)f
——sin 0sin ?t控制暂态
CD
C6r?
电容电流临态部分主要由两部分决定——sin0sin0f^iiwF co
重量的振幅和频率降低了暂态波形。
?=心 山=：[皿修Tl -co的 0]
[L儿
式中：【5=气体是电感电流的振幅值；^=~时间常数为回路。
血rL
在各种情况下，小电流接地系统单相接地故障的模拟结果
本部分的主要内容是在各种情况下给出小电流接地系统单相接地故障的模拟结果，分别介绍以下五种情况：不同接地电源不同故障点的电压相位；不同的补偿状态；不同的线路长度；负载不平衡。MATLAB建立小电流接地系统单相接地故障的模型如下图所示。在模型中，电源模块的输出电 压为10.5KV,中性点通过消弧线圈接地。四条10KV输电线路Linel-Line4长度分别为13km. 18km. 10km、6kmo线路负荷Load 1 -Load3有功负荷分别为1MW、0.2MW、2MW。三相电压电流测量 模块V-1-V-3.测量三条线路的电压。故障模块Three-Phase Fault”设置为A接地相金属性。
Cc? ?|cc|LinelHERV-2AaBbV-3Line 2H"T ■:斗~丫. ■ 丫
Cc? ?|cc|
Linel
HER
V-2
Aa
Bb
V-3
Line 2
H"T ■:斗~丫. ■ 丫_- ?::tri;?:二
Line 3Line 4
Three-Phase Fault
Load2
Losd3 c
Discrete.Ts = 0.0001 s.
Multmecerl
■|IZIH
Multimeter
powergui
E>—KZ
From3Add3
Scope
2.1不同接地电阻对零序电流的影响
当电源电压初相角为4唉度和过度补偿时，A模拟结果如下图所示。
当接地电阻为1欧姆时，模拟结果如下图所示。
当接地电阻为10欧姆时，模拟结果如下图所示。
当接地电阻为100欧姆时，模拟结果如下图所示
结论：接地电阻越大，自山冲击分量时间越大，衰减越快。
2.2不同电压相位对冬季电流的影响
模拟结果如下图所示。
模拟结果如下图所示，电源电压初相角15度，金属接地。
模拟结高如下图所示，电源电压初和角45度及金属接地。
模拟结如下图所示，电源电压初和角90发，金属接地。
结论：接地时间和位角越大，临时现象越明显。
2.3不同补偿状态边的模拟结果
当补偿30%、金属接地和电源电压初相角为30度时，模拟结果如下图所示。
当全补偿、金属接地和电源电压初相角为30度时，模拟结果如下图所示。
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