船舶中压电力系统中性点接地与过电压研究

摘要

电力系统中性点接地方式的选择是一个综合性的课题，正确的接地方式的选择具有越来越重要的实际意义。因为它直接影响到供电可靠性、线路与设备的绝缘水平、继电保护、通信和信号系统的电磁干扰等方面。
　　 近年来随着船舶业的蓬勃发展，船舶负荷不断增加，船舶中压电力系统的运用越来越广泛。传统的440V船舶电力系统采用的是中性点不接地的方式，该种接地方式在发生单相接地故障时可能产生稳定的或间歇性的电弧，不利于抑制系统过电压[2]。而在船舶中压电力系统中，中高压发电机的广泛应用，特别是在船舶上大量采用电缆线路，使得系统电容电流大幅度增加，使得谐振过电压和弧光接地过电压问题更为突出，而且中高压发电机的绝缘要求非常高，很显然传统的中性点不接地的运行方式不再适合于船舶中压电力系统中，所以选择一种适用于船舶中压电力系统的中性点接地方式至关重要。
　　 本论文从电力系统内部过电压的角度出发，寻求合理的中性点接地方式。论文的主要工作包括：介绍电力系统中常见的几种中性点接地方式，从适用范围、经济性等方面进行综合比较。介绍船舶中压电力系统的构架以及内部过电压问题；在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型，确定变压器的模型，线路的模型并确定主要的模型参数。在对中性点经高阻接地的系统进行相应的仿真时，根据现有的系统参数，通过理论计算得出合适的接地电阻的阻值，确定接地参数。为实际的船舶中压电力系统的接地设备选型提供理论参考；对铁磁谐振过电压进行仿真分析。铁磁谐振过电压的种类很多，主要是对PT谐振过电压和断线谐振过电进行仿真分析。分别在三种不同的中性点接地方式下(中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地)进行仿真分析。从仿真结果可知，中性点经高阻接地能快速、有效地抑制PT谐振过电压和断线谐振过电压；对弧光接地过电压进行仿真分析。在实际运行中，主要是间歇性弧光接地过电压，故本文仅是针对间歇性弧光接地过电压进行仿真分析。实际运行中的数据显示，根据工频理论分析得出的过电压值更接近实际值，故本文在工频电弧模型上搭建典型模型。分别在三种不同的中性点接地方式下(中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地)进行仿真分析。从仿真结果可知，由于高阻值电阻能快速、有效地泄放系统能量，使得电弧不易重燃，对弧光接地过电压有明显的抑制作用。
　　 结合本论文的理论计算和仿真分析，中性点经高阻接地的方式适用于船舶中压电力系统。该种接地方式可以将故障电流控制在允许的范围内，并且能有效抑制系统过电压。当发生事故时，能将事故的范围降低到最小范围，将事故可能造成的损失降低到最小的程度，保证供电可靠性，保证设备与人员的安全，是较理想的中性点接地运行方式。