MATLAB Simulink系统建模与仿真 实验报告(3)

实验三 小电流接地系统单相故障

3.1 小电流接地系统仿真模型构建 3.1.1 中性点不接地系统的仿真模型及计算

利用Simulink建立一个10kV中性点不接地系统仿真模型，添加下列模块： （1）输电线路模块（Three-Phase PI Section Line） （2）信号接收模块（From） （3）信号输出模块（Demux） （4）输入加法器模块（Sum）

（5）三相序分量模块（Discrete 3-phase Sequence Analyzer） （6）万用表模块（MultiMeter）

建立中性点不接地系统仿真模型如下图所示：

各模块参数设置如下：

（1）三相电源模块：电压10.5kV，接线方式Y形连接，其他参数设置与实验一相同。

（2）输电线路模块Line1~Line4：线路长度分别为130km、175km、1km、150km，其他参数设置相同。下图为Line1参数设置。

（3）线路负荷模块：Load1~Load3设置其有功负荷分别为1MW、0.2MW、2MW，其它参数相同。Load4设置为纯电阻负荷，有功负荷为1MW。下图分别为Load1、Load4参数设置。

（4）三相电压电流测量模块：勾选使用标签，按线路设置标签序号。下图为线路一测量模块的参数设置。

（5）故障模块设置：选择在第三条出线的1km处（即Line3与Line4之间）发生A相金属性单相接地，故障模块的参数设置如下图所示：

系统的零序电压3U0及每条线路始端的零序电流3I0采用下图连接方式测量得到：

故障点的接地电流Id可用下图万用表测量得到：

根据以上设置的参数，可以通过计算得到系统在第三条出线的1km处（即Line3与Line4之间）发生A相金属性单相接地时各线路始端的零序电流有效值为：线路1：5.75A，线路2：13.5A，接地点的电流为20.18A。

3.1.2 中性点经消弧线圈接地系统的仿真模型及计算

在上实验基础上，在电源中性点添加一个电感线圈，其他参数不变。仿真模型如下图所示：

根据线路参数，如果要使接地点电流近似为0，计算得需要的补偿电感应为L=0.9566H，由于完全补偿存在串联谐振过电压问题，因此实际工程常采用过补偿方式，当取过补偿度为10%时，经计算消弧线圈电感为L=0.8697H。消弧线圈参数设置如下图：

3.2 小电流接地系统仿真结果及分析

在仿真开始前，选择离散算法，仿真结束时间取0.2s，利用Powergui模块设置离散方式，时间为1x10^-5s，系统在0.04s时发生A相金属性单相接地。 3.2.1 中性点不接地系统的仿真结果分析

设置好参数，运行10kV中性点不接地仿真模型，得到系统三相对地电压和线电压的波形，如下图所示。

从图中可见，系统在0.04s时发生A相金属性单相接地后，A相对地电压变为零，BC相对地电压升高3倍，但线电压仍然保持对称故对负荷没有影响。

系统的零序电压3U0及线路一始端的零序电流3I0、故障点的接地电流Id波形如下图所示：

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