[发明专利]中性点不接地系统的单相接地故障电压消弧方法及系统

说明书

本发明公开了一种中性点不接地系统的单相接地故障电压消弧方法，包括串接阻抗可调元件；实时测量并保存系统对地总导纳及三相相线的对地导纳；故障时计算导纳补偿电压消弧条件；调整阻抗可调元件参数，完成消弧。本发明还公开了实现所述中性点不接地系统的单相接地故障电压消弧方法的系统。本发明通过全新的消弧方法对中性点不接地系统的单相接地故障进行电压消弧，确保故障点人身及设备安全；同时，本发明能够解决消弧线圈接地存在的容量问题及无法补偿有功分量的问题，解决快速转移开关消弧装置低阻接地故障无法有效熄弧的问题；最后，本发明能够利用现有的成熟的独立设备综合实现消弧装置的研制，易于控制，因此具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明具体涉及一种中性点不接地系统的单相接地故障电压消弧方法及系统。

背景技术

随着我国经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。但是，电力系统故障则给电力系统带来了极大的挑战。中性点不接地与中性点经消弧线圈接地是我国配电网最常用的两种接地方式。随着配电网的发展消弧线圈的容量逐渐跟不上配电网的容量，因此需要研究新的中性点接地方式适应电网的发展。同时单相接地故障带来的人身与设备安全问题，越来越不容忽视。因此解决消弧线圈接地系统的容量问题并快速消除单相接地故障带来的安全问题是电力系统重点研究的内容之一。

对于配电网，限制故障点电流，钳制故障相电压，可实现单相接地故障消弧，其分为电压消弧法和电流消弧法。电流消弧法通过提供与故障电流大小相等方向相反的感性电流，减小故障点电流，实现消弧。最常用的是消弧线圈，传统的消弧线圈能够补偿系统中的对地电容电流，但随着配电网容量的增加，越来越难以通过调节脱谐度将故障点残流控制在合理范围内，且传统的消弧线圈无法补偿有功电流分量及谐波分量。为解决传统消弧线圈存在的问题，有研究学者提出了全电流补偿消弧线圈，结合电力电子技术，同时提供感性基波分量、有功分量以及谐波分量，实现接地点故障电流全补偿。全电流补偿消弧线圈控制复杂，依赖于各故障分量的精确测量，难以大规模应用。电压消弧以控制母线电压为目标，钳制故障相母线电压为零，促使故障点电弧熄灭，其具体可分为有源电压消弧和无源电压消弧。有源电压消弧法通过电力电子器件产生幅值与相角可控的电流，将其注入系统，控制故障相母线电压，实现故障消弧。有源消弧方法在目前的技术条件下制造成本高，在大功率耐压电力电子器件成熟应用前，尚难以大规模应用。无源电压消弧法成功应用于实际工程中的主要是故障转移开关消弧法。通过在变电站内制造人为金属性接地点，钳制故障相电压为零，将故障点电流转移至站内，实现故障电压、电流双重熄弧效果。该消弧方法的缺点是负载电流及过渡电阻影响大，大负载线路低阻接地故障时，故障点电流甚至高达上百安培，严重影响故障熄弧。另外由研究人员提出，不接地系统发生接地故障，在故障相的超前相偏置接入可调感性阻抗元件，强制故障相母线电压为零，实现故障消弧，为配网单相接地故障消弧提供新理论。其需要同时调节电阻与电感，目前还未见可自动连续调整的耐高压大功率电阻元件产品应用。同时，流经可调电阻的电流约为故障电流的二分之一，随着系统容量的增加，流经电阻器的电流急剧增加，电阻器的制造难度、成本也将更高。无论是有源电压消弧或偏置阻抗电压消弧，其都依赖于故障前的系统总对地导纳参数，没有考虑电源侧单相接地断线故障造成对地参数变化的影响，当长线路近端断线接地时，系统参数可能变化较大，无法彻底补偿故障点电流，而正是这种接地故障造成的人身安全隐患最大。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够解决消弧线圈容量问题，且能快速实现电压消弧、而且方法简单可靠的中性点不接地系统单相接地故障电压消弧方法。该中性点不接地系统不再局限于电容电流小于10A的限制，可应用于电容电流为几十A甚至几百A的配电网中。

本发明的目的之二在于提供一种实现所述中性点不接地系统单相接地故障电压消弧方法的系统。

本发明提供的这种中性点不接地系统单相接地故障电压消弧方法，包括如下步骤：