配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配电能给各类用户，它直接面向终端用户，与广大人民群众的生产生活息息相关，作为服务民生的重要公共基础设施，中压配电网络分布广泛且结构复杂。在国内中压电力网络中性点接地方式以中性点非有效接地为主流，主要是中性点不接地 、中性点接消弧线圈接地、中性点经高阻抗接地。中性点非有效接地系统也称为小电流接地系统。在小电流接地系统中发生最多的故障是单相接地故障。对于中压配电网而言，在发生的单相接地事故中，绝大部分属于电弧性接地。而对于单相接地故障的模拟，大多情况或研究中将其视为金属性接地或者是经一个固定阻值的电阻接地。对于配电网的电弧性接地故障，采用金属性接地或固定阻值电阻接地模型的仿真结果不能准确地反映实际情况，接地电弧模型的建立为深入分析小电流接地系统的接地故障提供了强有力的工具，因此建立准确的接地电弧模型对于故障分析是十分必要的。

中压配电线路单相接地故障率较高，且常伴随弧光现象，引起的弧光过电压常常会危害电力系统的安全运行。进行电弧建模及仿真研究，可以帮助分析不同接地电弧模型下各馈线零序电流的特性，便于选择有效的消弧措施及选线方法。然而电弧故障现场数据不易测量，物理仿真条件有限且花费巨大。建立电弧数学模型的仿真方式不仅成本低，灵活性高，且能较为准确的模拟电弧情况。为选择有效的配电网接地消弧措施及选线方法，有必要进行电弧建模及仿真研究。本设计将先通过调研分析Cassie电弧模型和Mayr电弧模型，再建立其各自对应的数学模型，采用ATP-EMTP电力系统电磁暂态分析仿真软件，建立电弧模型和电弧模型特性测试电路，比较不同接地电弧模型的特性，进行分析。

目前对电弧模型的研究已取得大量成果。各种电弧模型都是通过一定的假设和简化得到的，用于模拟物理过程复杂、影响因素众多的电弧，均存在一定缺陷。国内研究有在基于弧隙能量平衡理论的动态电弧模型的基础上建立了接地电弧模型,在PSCAD平台上构建了配电网模型及接地电弧模型，但公式复杂，不利于数字仿真实现。还有利用压控开关模拟配电网电弧故障，无法准确模拟电弧非线性电阻的特性。本文将从调研Cassie电弧模型和Mayr电弧模型并数学方程，建立电弧模型对特性等方面进行对比，分析不同接地电弧模型下各馈线零序电流的特性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

（1）电弧的数学模型

调研分析Cassie电弧模型和Mayr电弧模型，建立其各自对应的数学模型。

（2）基于ATP构建电弧模型

利用ATP/EMTP，建立电弧模型。

（3）接地电弧模型的仿真与对比