中性点不接地电网电压互感器暂态过电流分析及抑制对策研究

发布时间：2017-10-29 01:11

  本文关键词：中性点不接地电网电压互感器暂态过电流分析及抑制对策研究

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【摘要】：电压互感器(Potential Transformer,PT)作为电网测量、监视、保护和控制的电气设备,其正常运行是电网安全稳定工作的保障。但随着电网的不断发展,在中性点不接地电网中,尤其是系统发生不稳定单相接地故障时,电压互感器的损坏现象异常严重。已有的研究表明电压互感器的异常损坏主要是由系统发生单相接地故障时电压互感器的饱和特性和系统电容相互作用产生的暂态过电流造成的,但未能给出较完善的理论推导和有效的抑制措施。因此,对电压互感器暂态过电流进行研究,进而寻求抑制其异常损坏的措施是很有必要的。本文采用理论分析和数值仿真方法研究中性点不接地电网发生不稳定单相接地故障时电压互感器内部暂态过电流及其主要影响因素,并基于此研究抑制电压互感器暂态过电流的措施。主要研究内容有:(1)在MATLAB/Simulink中搭建了电压互感器暂态过电流数值仿真系统模型,该模型引入了电压互感器计及损耗的非线性模型和间歇性电弧接地模型。对于电压互感器计及损耗的非线性模型,计及其发热损耗的影响,以JDZX16-10RG型电压互感器为例,通过对比动模空载实验结果,验证了该模型的正确性。在只考虑电弧电阻的外部伏安特性基础上,采用工频熄弧理论,建立了间歇性电弧接地数值仿真模型。(2)基于电压互感器计及损耗的非线性模型,根据系统发生单相接地故障和故障消失后各序电压的变化,采用瞬时对称分量法分别推导了单相接地故障期间和故障消失后电压互感器暂态过电流数学解析表达式。同时对该解析表达式的求解结果与数值仿真结果进行了对比分析,验证了系统仿真模型和理论解析过程的正确性。(3)对中性点不接地电网单相接地故障期间和故障消失后电压互感器暂态过电流的影响因素进行了仿真分析,包括线路长度、系统正序和零序电容、电压互感器励磁特性、故障发生和消失时刻。考虑到电压互感器异常损坏的情况多出现在系统发生间歇性接地故障期间,故在仿真模型中引入系统间歇性电弧接地模型,分析间歇性电弧接地故障对电压互感器暂态过电流的影响。对比研究系统故障状态对电压互感器暂态过电流的影响,得到能有效反映电压互感器和系统故障状态的特征量。(4)根据理论分析和数值仿真结果,主要从改变系统零序网络参数出发研究抑制电压互感器暂态过电流措施。其中改变系统零序网络参数的方法有两种:减小系统零序等效电容和消耗系统零序电容储存的电场能量。研究结果表明:减小系统零序等效电容的措施能取得较好的抑制效果。
【关键词】：电压互感器 中性点不接地电网 暂态过电流 零序回路 抑制措施
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM451
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1 电压互感器暂态过电流影响因素10-15
• 1.2.2 电压互感器暂态过电流抑制措施15-16
• 1.2.3 电压互感器模型16
• 1.3 本论文主要工作16-17
• 2 电压互感器暂态过电流数值仿真模型17-29
• 2.1 引言17
• 2.2 电压互感器模型17-24
• 2.2.1 电压互感器模型基础理论17-20
• 2.2.2 电压互感器数值仿真模型20-24
• 2.3 间歇性电弧接地模型24-26
• 2.3.1 间歇性电弧接地模型基础理论24-25
• 2.3.2 间歇性电弧接地数值仿真模型25-26
• 2.4 线路模型26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 电压互感器暂态过电流影响因素分析29-53
• 3.1 引言29
• 3.2 电压互感器暂态过电流产生机理分析29-37
• 3.2.1 瞬时对称分量法29-31
• 3.2.2 电压互感器暂态过电流理论分析31-37
• 3.3 单相接地故障期间电压互感器暂态过电流影响因素分析37-43
• 3.3.1 解析计算和数值仿真对比37-39
• 3.3.2 改变系统参数39
• 3.3.3 改变电压互感器励磁特性39-41
• 3.3.4 改变单相接地故障发生时刻41-43
• 3.4 单相接地故障消失后电压互感器暂态过电流影响因素分析43-47
• 3.4.1 改变系统线路长度43-44
• 3.4.2 改变系统正序和零序电容44-45
• 3.4.3 改变单相接地故障消失时刻45-47
• 3.5 单相间歇性电弧接地故障时电压互感器暂态过电流仿真分析47-48
• 3.6 系统故障状态对电压互感器暂态过电流的影响对比48-50
• 3.7 本章小结50-53
• 4 电压互感器暂态过电流抑制措施研究53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 减小系统零序等效电容53-58
• 4.2.1 系统中性点消弧线圈电感量的选择53-56
• 4.2.2 4PT接线56-58
• 4.3 消耗系统零序电容储存的电场能量58-65
• 4.3.1 电压互感器辅助绕组串接电阻58-62
• 4.3.2 电压互感器高压侧中性点经电阻接地62-65
• 4.4 本章小结65-67
• 5 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-75
• 附录75
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录75
• B. 作者在攻读学位期间参与的项目75

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本文编号：1110743