中性点不接地系统小电流接地故障暂态等值电路的建立
对图2中零模网络进一步细化,其结构如图3所示。故障点上游零模阻抗Z0b由各健全线路零模阻抗(Z10l,Z20l,…,Zn0l)相互并联后,再与故障点到母线间线路零模阻抗Zf0b串联构成;故障点下游零模阻抗Z0l仅由故障点下游(负荷侧)故障线路零模阻抗Zf0l构成。
从故障点看,零模阻抗Z0可表示为
应该注意的是,负荷的零模阻抗无穷大,零模阻抗仅与相关线路阻抗有关。
线模(1模和2模相同,仅以1模为例)网络细化后如图4所示。故障点上游线模阻抗Z1b,由各健全线路线模阻抗(Z11l,Z21l,…,Zn1l)与各自负荷线模阻抗(Z11d,Z21d,…,Zn1d)串联后,共同与变压器线模阻抗ZT1并联,最后再与故障点上游故障线路线模阻抗Zf1b串联而成;而故障点下游线模阻抗Z1l,仅由故障点下游故障线路线模阻抗Zf1l及其负荷线模阻抗Zf1d串联而成。
由于各健全线路与负荷的线模阻抗之和均远大于变压器线模阻抗,故障点上游线模阻抗Z1b可简化为故障点到母线间故障线路线模阻抗Zf1b与变压器线模阻抗ZT1之和,即
鉴于接地故障暂态频率一般在数百到数十千赫兹之间[3],上述模型中,变压器、负荷等设备仍可采用集中参数模型,而线路需采用分布参数模型。图2-4所示模型能精确地模拟各种接地故障特征,可作为其他等值电路分析比较的参照。
3模型简化的思路和原则
严格来讲,小电流接地故障暂态过程包含了各模网络间以及各模网络内的无限多个LC串联和并联谐振过程。图5为一次故障中不同检测点暂态零模电流在部分频段内的幅频特性,各极大值分别对应不同谐振过程,幅值最大的为主谐振过程,其余对应次谐振过程[3]。
对所有暂态谐振过程进行定量分析或模拟十分困难,也没有必要;而主谐振过程能量最大,可以近似代表暂态过程的基本特征,因此,传统和本文所建立的暂态等值电路均采用最简单的结构形式(单节型),以模拟、量化计算暂态主谐振过程为主要目标。