中性点不接地系统单相接地故障Matlab仿真

1.模型简介

本仿真模型基于MATLAB/Simulink(版本MATLAB 2017Ra)软件。建议采用matlab2017 Ra及以上版本打开。(若需要其他版本可联系代为转换)

2.系统仿真图

3. 基本概念

3.1 中性点不接地系统

  • 定义:电力系统中性点(发电机或变压器三相绕组的公共点)不与大地直接连接,或通过高阻抗(如电压互感器)间接接地。
  • 典型应用
  • 低压系统(如380V三相四线制系统的中性点直接接地属于TN系统,但此处讨论的是中压不接地系统)。
  • 6~35kV中压配电网(部分场景下采用不接地或经高阻接地)。

3.2 单相接地故障特点

  • 故障电流
  • 故障电流由线路对地电容电流构成,幅值较小(通常几安至几十安)。
  • 电压变化
  • 故障相电压:降至接近0(对地短路)。
  • 非故障相电压:升至线电压(原相电压的√3倍)。
  • 供电连续性:允许短时带故障运行(一般2小时),需尽快定位并修复。

4. 故障分析

4.1 正常状态(对称运行)

  • 三相电压平衡
  • 对地电容电流
  • 三相电容电流对称,矢量和为0,中性点电位为0。

4.2 单相接地故障(以A相接地为例)

(1) 电压变化
  • A相对地电压:UA=0。
  • B、C相对地电压
(2) 电流变化
  • 故障点电流
  • 由B、C相对地电容电流合成:

5. 仿真波形与分析

5.1 正常状态(0~0.04s);故障期间(0.04~0.2s)

  • 正常状态-三相电压:平衡对称。
  • 故障状态-A相电压 :降至接近0;B、C相电压:升至线电压
  • 正常状态-对地电容电流:三相电流对称,总和为0。

6.2 工程意义

  • 绝缘设计:非故障相需耐受线电压,设备绝缘等级需提高。
  • 保护配置:采用零序电压保护或绝缘监视装置报警,而非立即跳闸。
  • 故障定位:通过暂态信号分析或注入信号法定位故障点。

7. 结论

  1. 中性点不接地系统单相接地时,非故障相电压升至线电压,但故障电流小,允许短时持续供电。

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