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学位论文

20kV 配电网中性点接地方式选择以及继电保护
整定的研究

杨子亮

指导教师姓名: 毛一之教授河北工业大学
申请学位级别: 硕士学科、专业名称: 电气工程
论文提交日期: 2011 年 11 月论文答辩日期: 2011 年 12 月
学位授予单位: 河北工业大学

答辩委员会主席:
评阅人:

2011 年 11 月
Thesis Submitted to
Hebei University of Technology
for
The Master Degree of
Electrical Engineering

RESEARCH ON NEUTRAL-POINT GROUNDING
MODES AND RELAY PROTECTION IN 20 kV
POWER WORK

By
Yang Ziliang

Supervisor:Prof. Mao Yizhi

November 2011
河北工业大学硕士学位论文
20kV 配电网中性点接地方式选择以及继电保护整定的研究

摘要

随着电力负荷密度的不断提高,10kV 的配电网的供电能力已难以适应配电网发展的需
要,未来 10~20 年,我国配电网建设规模将越来越大,土地和空间资源紧缺的问题将更加
突出,严重制约配电网的发展。将现有 10kV 配电网设施升压为 20kV 的技术改造,经技术
经济论证是可行的,并且一些城市或地区已经投入运行。中性点接地方式选择是一个综合
性的技术问题,与系统的供电可靠性、设备安全、通信干扰等问题有密切的关系。升压为
20kV 后需要重新选择合理的中性点接地方式以及相应的继电保护改造。本文针对这一课题
开展了如下研究:
20kV 侧出线类型,负荷密度大小,建立了六种不同结构的配电系统,既包括
以电缆线为主的高负荷密度的城市电网,也包括架空线为主的低负荷密度的农村电网以及
混合线路出线的电网;根据 20kV 侧出线类型的不同和电容电流的范围,给出了不同电网
结构的 20kV 配电网的中性点接地方式选择情况。
20kV 配电网中性点的三种接地方式——中性点不接地、经消弧线圈接地和
经低电阻接地方式下的弧光接地过电压进行了仿真研究,给出了发生单相接地故障时,各
种接地方式下弧光过电压的波形图和倍数表。从仿真结果中可以看出:中性点不接地系统
发生单相接地故障时的弧光接地过电压最严重; 中性点经消弧线圈接地,能够降低弧光接
地过电压的幅值;中性点经低电阻接地方式有效地抑制了接地故障电弧过电压。
20kV 配电系统中性点不接地方式下的铁磁谐振产生的原因,从
模拟实验曲线中,得到了产生各种谐波振荡的条件,并提出了消除铁磁谐振的方法。
20kV 配电网的继电保护的整定情况,特别是经低电阻接地系统的继电保护
配置,指出 20kV 系统必须设置零序电流保护。提出采用零序功率方向保护解决单相高阻
接地故障问题,并用苏州供电公司的实例说明,与零序过流保护相比,零序功率方向保护
在可靠性和灵敏性方面都起到了较好的效果。对 20kV 系统中的主变压器、变电站母线以
及开闭站的零序保护给出了具体的建议。

关键词:20kV配电网,中性点接地方式,弧光接地过电压,铁磁谐振,继电保护

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20kV 配电网中性点接地方式选择以及继电保护整定的研究

RESEARCH ON NEUTRAL-POINT GROUNDING
MODES AND RELAY PROTECTION IN 20 kV
POWER WORK

ABSTRACT

With the increasing power load density, 10kV power work has been difficult
to adapt to the needs of the next 10 to 20 years, China's work
scale will be increasing,and land or space resource constraints will e more serious, whi