配电网中性点运行研究 开题报告
西安科技大学高新学院
毕业设计（论文）
开题报告
题目____配电网中性点运行方式分析与仿真____
院（系、部)________机电信息学院_________________
专业及班级_______电气工程及其自动化_____________
姓名______________吴伟__________________
指导教师______________王清亮________________
日期____________201*-9-16__________________
西安科技大学高新学院毕业设计(论文)开题报告
题目配电网中性点运行方式分析与仿真选题类型应用研究一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况,说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：配电系统是直接为用户生产生活提供电能支持的系统，其功能是把变电站或小型发电厂的电力输送给每一个用户，并在必要的地方转换成为适当的电压等级。国内外对于提高以可靠性和经济性为主要内容的配电网运行水平非常重视。影响配电系统运行水平的因素主要有网架结构、设备、控制策略和线路等，选择适当的中性点接地方式是最重要和最灵活的提高配电网可靠性和经济性的方法之一，因此进一步研究中性点运行方式对于提高配电系统运行水平有重要意义，中性点运行方式选择是一个重要且涉及面很广的综合技术经济问题，其方式对配电系统过电压、可靠性、继电保护整定、电磁干扰、人身和设备安全等影响很大。我国以前以架空线路为主的配电网采取中性点不接地方式，随着配电系统扩大和线路增加，中性点不接地方式已不能满足电网安全稳定运行的要求，因此以架空线路为主的配电网中性点逐渐采用消弧线圈接地方式。随着配电系统的进一步发展，越来越多的电力电缆代替了架空线路，配电网架结构也由原来的辐射状、树枝状逐步完善为环状，一些配电网随之将中性点接地方式改变为小电阻接地。世界各国采用的配电网中性点接地方式,随电压等级不同而不同,对同一电压等级的配电网,各个国家及各个城市配电网中性点的接地方式也不尽相，美国有80%的配电网是中性点直接接地，其中小部分是接小电阻或电抗接地，15%是不接地，小部分是接消弧线圈接地。英国农村架空线路是接消弧线圈接地，城市架空线路是经小电阻接地。法国20kv架空线路是接小电阻接地或接电抗接地。日本22kv配电网接小电阻接地，6.6kv配电网不接地。此次选择这个题目的目的就是根据任务书里所要求的：查资料，了解课题研究背景，熟悉中性点三种运行方式，以及它们影响运行的可靠性、设备的绝缘、通信的干扰、继电保护等运用，熟悉掌握MATLAB软件，并运用该软件设计研究分析配电网有效接地和非有效接地的特性。中性点各种运行方式的比较，做到各电压等级配电网的可靠性和经济性。选题的意义在于贯穿大学所学的理论知识，发挥自我创新意识，根据老师的指导和课本资料独立完成课程设计，一次自我学习的考验，也为走入社会服务社会奠定良好的基础！主要参考文献：[1]张艳霞，张蕙兰.电力系统保护与控制[M].科学出版社,201*.[2]董振亚.城市配电网中性点接地方式的发展和改进[M].中国电力,1998.[3]要焕年.论电缆配电网的中性点接地方式[M]．供用电,1993.[4]文慧.10kV中压电网中性点谐振接地方式[M]．四川电力技术,201*.[5]吴天明，谢小竹.MATLAB电力系统设计与分析[M].国防工业出版社,201*.[6]王晶，翁国庆.电力系统的MATLAB/Simulink仿真与应用[M].西安电子科技大学出版社，201*.[7]平邵勋，周玉芳.电力系统中性点接地方式及运行分析[M].中国电力出版社,201*.[8]于群，曹娜.MATLAB/Simulink电力系统建模与仿真[M].机械工业出版社，201*.
二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程1、熟练掌握中性点运行方式的概念和分类。电力系统的中性点：发电机、变压器的中性点且指变压器Y形接线运行方式共三种：中性点不接地运行方式中性点经消弧线圈接地运行方式中性点直接接地运行方式2、根据分类的不同说明各种方式运行的特性。当发生单相接地短路时各运行方式所表现的特性中性点不接地系统单相接地时，由于没有形成短路回路，流入接地点的电流是非故障相的电容电流之和，该值不大，且三相线电压不变且对称，不必切除接地相，允许继续运行，因此供电可靠性高,但其它两条完好相对地电压升到线电压，是正常时的√3倍，因此绝缘水平要求高，增加绝缘费用。，对无线通讯有一定影响。中性点经消弧线圈接地系统单相接地时，除有中性点不接地系统的优点外，还可以减少接地电流，通过消弧线圈的感性补偿，熄灭接地电弧，但接地点的接地相容性电流为3倍的未接地相电容电流，随着网络的延伸，接地电流增大以致使接地电弧不能自行熄灭而引起弧光接地过电压，甚至发展成系统性事故，对无线通讯影响较大。中性点直接接地系统单相接地时，发生单相接地时，其它两完好相对地电压不升高，因此绝缘水平要求低，可降低绝缘费用，但短路电流大，要迅速切除故障部分，对继电保护的要求高，从而供电可靠性差，对无线通讯影响不大。3、利用MATLAB软件仿真验证。利用MATLAB里面的SimPowerSystems(电力系统仿真工具箱)搭建模型，通过改变其中模块的参数来仿真分析电网在不同接地时刻和不同接地情况下的零序电流变化规律，并对谐振接地做了更多研究。4、当电网采用过补偿、欠补偿、全补偿三种补偿方式时，若电网发生单相接地故障，对零序电压和各线路的零序电流变化情况做了仿真分析，并从中指出各阶段选线保护装置可利用的特征量。三、毕业设计(论文)工作进度安排9月10日-9月20日查资料，阅读相关文献期刊，并写开题报告。9月20日-10月10日详细查阅资料，并进一步熟悉MATAB软件。10月10日-12月16日写毕业论文，并做相关仿真实验。12月19日-12月23日打印论文，指导教师和评阅老师对论文进行评阅和评定成绩12月23日-12月31日论文答辩。指导教师意见指导教师签字:____________年月日
难度份量综合训练程度是否隶属科研项目毕业设计（论文）指导小组审核意见组长____________（公章）年月日
西安科技大学高新学院本科毕业设计（论文）教师指导记录
毕业设计（论文）题目：
学生姓名：学号：系别：专业班级：序号日期指导、检查内容学生签名123456789
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燕山大学
本科毕业设计（论文）开题报告
课题名称：配电网中性点接地方式研究学院（系）：电气工程学院年级专业：学生姓名：指导教师：董海艳完成日期：201*.3.26
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义
对于配电网中性点接地方式的问题，世界各个国家都有不同的观点及运行经验，因此，不同的国家甚至不同的城市，其配电网接地方式也不尽相同，其配电网的接地方式是根据各自的运行经验和特点来确定的。
当代配电网中性点接地方式主要分为两大类：一、有效接地系统，即中性点直接接地系统，包括我们熟知的中性点直接接地和中性点经小电抗接地；二、中性点非有效接地系统，即小电流接地系统，包括中性点不接地，中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈接地三种方式。(一)国外配电网中性点接地方式的发展
原苏联对于中性点不接地的方式有过详细规定，具体如下：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。当单相接地电流超过上述规定时，则需要采用中性点经消弧线圈接地方式。而在实际中，为提高供电可靠性，前苏联和东欧配电网基本采用了经消弧线圈接地方式。消弧线圈是由德国工程师彼得逊于1916年发明并使用在配电网中，同时他也提出了经消弧线圈接地的电力系统谐振接地方式。以此来解决因电网对地电容电流引起的单相接地弧光过电压的问题。消弧线圈自1916年投入使用以来积累了大量经验，如柏林市30kV电网中，共有电缆1400km，电容电流高达4kA，其也采用了经消弧线圈接地的运行方式。但消弧线圈并非解决了所有问题，后来由于220kV电网中事故较多，19世纪60年代就不再使用消弧线圈了。
在英国，其66kV的电网中性点采用了经电阻接地的方式。对于33kV以下由架空线路组成的配电网则改成了经消弧线圈接地的方式；而电缆组成的配电网仍旧采用经电阻接地的方式。
法国城市配电网电压定为20kV，其中性点采用的是经电阻或电抗接地方式。自1962年开始采用20kV电压起，电缆共4886km，中性点采用经小电阻接地方式，单相接地电流1kA。
比利时布鲁塞尔的10kV系统的中性点采用的是小电阻接地方式，单相接地电流原为2kA，现在为了减少对通讯的影响，现该为1Ka.
美国在20年代中期至40年代中期，在其22-77kV电网中才用了快速切除故障的中性点直接接地方式，约占电网的71％。自1947年，经消弧线圈接地方式有所发展；约占5.4％，经电阻或小阻抗接地方式约各占6.5％；不接地系统约占10.6％。
自1950年以来，日本20kV电缆和架空线路混合电网一直采用中性点不接地方式，而随着电缆的增加，为防止接地继电器的误动、拒动和中性点位移，现在开始采用经40Ω-90Ω低电阻接地方式。1969年改用40Ω+460Ω电阻器接地方式，0.7秒短接460Ω电阻确保迅速准确选线断开单相接地故障线路。1975年统计11-33kV配电网中性点不接地系统约占40%，经消弧线圈约占28%，经电阻接地约占30%，直接接地约占2%。其电阻接地电流限制在100-200A。东京电力公司所属配电网，其中性点接地方式为66kV配电网采用电阻、电抗和消弧线圈接地；22kV配电网采用电阻接地方式。（二）我国中压系统配电网中性点接地方式发展
建国初期至80年代，我国完全参照了前苏联的规定，对3-66kV配电网中性点主要采用不接地或经消弧线圈接地两种方式。80年代中期，我国10kV配电网中电缆线路逐渐增多，定容电流增大，而且运行方式经常发生变化，对消弧线圈调整存在困难，当单相接地的时间很长时，容易发展为两相短路。对此，从1987年起，广州采用了地电阻接地方式来满足10kV电缆较低的绝缘水平；随后深圳根据其10kV电网的实际情况，从95年开始实施10kV电网的低电阻接地的工程；天津电缆网线比较多，过去多以消弧线圈接地为主，现在对其35kV电网试行低电阻接地方式。上海在90年代对35kV配电网全面采用低电阻接地方式。
中压电网的中性点接地方式在国内也有不同的观点，并已成为电网改造中的一个热点问题，根据我国多年的运行经验及科学技术的进步，解决了中压电网中性点经消弧线圈接地系统长期难以解决的技术难题。自动跟踪消弧线圈及接地选线装置的不断完善和推广应用，为中压电网中性点经消弧线圈接地提供了技术保障。为此，在我国采用中性点经消弧线圈接地方式是我国中压电网的发展方向。
世界各国大多在50年代前后，开始采用不接地或经消弧线圈接地，到
六十年代以后，有的国家开始采用直接接地或经小电阻接地，有的扔采用经消弧线圈接地方式。（三）选题的依据和意义
电力系统接地方式涉及配电网的供电可靠性、安全运行、用户安全、通信干扰、建设资金投入等诸多问题。在专业技术方面涉及电力系统、过电压、绝缘配合、通信自动化、电磁干扰、继电保护、接地设计等诸多方面。因此配电网中性点接地是一个内容广泛，涉及领域众多的系统工程问题，收到国内外专家学者的重视，同时也是重要的研究课题。
近些年，世界各国工业飞速发展，电网所承受的负荷也随之增加，为应对所产生的的问题，配电网结构发生了很大的改变，原有的架空线为主的配电网系统正在被电缆取代，随着电网规模的不断扩大以及电缆的大量使用，系统中的电容电流大幅度的增加，特别是在后夜用户负荷减少，电缆对地及相间电容形成的夜间容性无功过剩及对地电容电流的增大对配电网产生的影响日益严重。特别是当单相接地故障发生时，过大的电容电流使电弧不能自熄，严重威胁到中压配电网的安全运行情况。同时，非故障相的对地电压的增大，导致线路故障的几率也随之增大。现在的社会对配电网的安全运行要求越来越高，有些地区部门甚至需要不间歇供电，为应对当前面临的问题，选择合适的中性点方式尤为重要。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题
本次毕业设计所研究的课题是配电网中性点接地方式研究，其主要内容是：
1、理论分析不同的中性点接地方式下单相接地时暂态、稳态等值电路2、分别建立10kV系统中性点不接地、直接接地、经低电阻接地、经消弧线圈接地的MATLAB仿真模型
3、对四种中性点接地方式下发生单相接地故障时电压、电流波形进行分析。
通过对配电网中性点接地方式的研究，以此来了解不同接地方式所具有的优缺点，以及每种方式的供电可靠性。三、研究步骤、方法及措施
本次的设计主要是对以电缆线路和混合线路为主的10kV电网中性点接地的不同方式进行对比研究，通过供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘
水平、继电保护以及通信干扰等几个方面进行对比，最后得出相关结论。
1、对比我国中压配电网现在所采用的中性点不接地，经小电阻接地，经消弧线圈接地等几种方式的工作原理，同时仿真直接接地时所带来的问题，以此来研究不同方式的优缺点和合理性方式选择。
（1）中性点不接地系统中单相接地故障暂态、稳态分析；（2）中性点经消弧线圈接地系统中单相接地故障暂态、稳态分析；（3）中性点经低电阻接地系统中单相接地故障暂态、稳态分析。2、根据近几年采用消弧线圈，低电阻接地方式的运行情况对10kV配电网中性点接地在不同方式接地下的供电可靠性、继电保护、人身安全、设备安全、通信干扰等问题进行分析。
3、除此之外本次课题还将对以下问题进行研究：（1）不接地系统电容电流（2）经消弧线圈的最小补偿度（3）直接接地系统基波谐振抑制措施（4）中性点接地方式的合理选择
4、本次课题主要是利用MATLAB中的电力系统仿真工具箱
（SimPowerSystems）搭建模型。通过对模块参数的改变，比较分析配电网在不同的中性点接地方式下发生单相接地故障时故障线路，正常线路以及中性点出所通过的电流和电压情况。四、研究工作进度
14周：查阅文献，掌握相关知识，熟悉Matlab软件的使用方法。58周：搭建四种中性点接地情况下电力系统仿真模型。912周：对单相接地故障进行仿真。
1316周：分析仿真结果，对有关问题进行总结。1718周：撰写毕业论文，准备答辩。
五、主要参考文献
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六、指导教师意见
指导教师签字：
年月七、系级教学单位审核意见：
审查结果：□通过□完善后通过□未通过
负责人签字：
年月
日日
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