[发明专利]非有效接地系统接地消弧装置、方法、设备和介质

说明书

本申请属于教育技术领域，提供了一种非有效接地系统接地消弧装置、方法、设备及介质，所述装置包括接地变压器、单相变压器、有源逆变器；所述接地变压器的一次侧的一端分别与配电网的A相、B相、C相连接，所述接地变压器的一次侧的另一端引出中性点与所述单相变压器的一次侧连接；所述接地变压器的二次侧通过控制开关分别与所述单相变压器的二次侧、所述有源逆变器输入端并联连接；所述有源逆变器的输出端与所述单相变压器的二次侧电性连接。本申请首先通过Z型接地变压器和单相变压器进行电压消弧，再通过调节有源逆变器的等效输出阻抗对接地变压器的输出电压相位进行补偿，有效实现电压、电流综合消弧，使得消弧效果好，精度高。

技术领域

本申请涉及非有效接地系统接地故障抑制技术领域，尤其涉及一种非有效接地系统接地消弧装置、方法、设备和介质。

背景技术

电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性、设备安全、绝缘水平、人身安全等问题有密切关系。影响配电网供电可靠性最大的因素是瞬时性接地故障。在发生单相接地故障的情况下，当电容电流超过一定范围时，接地电弧无法自行熄灭。会因电弧产生的高温而导致火灾。若接地电弧不稳定，也会产生间歇性电弧，而电弧不断的熄灭和重燃，会导致非故障相之间产生间歇性电弧接地过电压，严重时，它会将电气设备的绝缘薄弱处击穿。因此，若接地故障不及时消除，可能损害系统绝缘，极易导致故障蔓延，进一步扩大为相间短路故障，并引发大面积长时间停电事故，危及电网安全可靠运行。此外，坠地的导线长期带电运行，容易造成人身与牲畜触电事故，产生恶劣的社会影响与造成严重的社会经济损失。

配电网接地故障消弧的机理在于：交流电流过零点熄弧后，绝缘介质的恢复速度快于故障点电压的恢复速度，有效阻止电弧重燃。影响消弧的主要因素有：残流大小、恢复电压幅值和恢复电压上升速度。故障电流越小，使得介质损伤越小，越有利于绝缘介质恢复和故障消弧；故障点恢复电压的幅值越小、恢复初速度越慢、恢复时间越长，使得绝缘介质越难重新击穿，阻止电弧重燃，越有利于故障消弧。

现有的消弧方法根据控制手段来分，可分为电流控制型消弧(以下简称电流消弧)和电压控制型消弧(以下简称电压消弧)。消弧线圈(Petersen coil)和电流源型单相逆变器消弧方式均属于电流消弧，它们都是通过补偿单相接地故障时的对地电容电流来实现消弧控制。但是电流消弧必须依赖于三相对地参数以及实际残流的准确测量或估算，才能达到良好的消弧效果。由于实际配电网的运行状态是多变的，三相对地参数随配电网的运行方式不同而不断发生改变，不同的接地故障，接地阻抗也不一样，有的是金属性接地，有的是经不同的过渡电阻接地，因此实际中很难实现对三相对地参数和接地残流进行精确测量及估算。

单相接地转移装置和电压源型单相逆变器消弧方式均属于电压消弧。单相接地转移装置在发生单相接地故障时，将备用线路上的故障快速地转换为金属接地，实现快速的故障转移，使得故障点电弧快速被熄灭，但是这种方法只是将故障点转移了，并不能从根本上减小接地电容电流。电压源型单相逆变器是控制中性点电压为故障相电压的相反数来实现消弧。只需知道接地故障相故障前的相电压幅值大小和相位，即可实现控制。这种方法基本属于开环控制，优点是反应快，消弧迅速，无需测量三相对地参数和实际残流；缺点是电压源型逆变器以电压为控制目标，容易导致装置过流保护。另外由于逆变器的电子元件多，其过载能力、可靠性和寿命相比消弧线圈和变压器等设备要差。

虽然电压消弧相比电流消弧更直接有效，但是采用有源逆变装置的电压消弧，难以实现阻抗控制，在运行过程中容易造成有源逆变装置过流。电流消弧虽然能够很好地进行阻抗控制，系统运行稳定性好，可靠性高，但是在故障消弧之前需要精确测量对地参数，从而得到注入电流参考值。综上，目前采用的消弧，不管是采用电压消弧还是电流消弧，均存在精度低，效果差等技术问题。

申请内容

有鉴于此，本申请提供一种精度高、效果好的非有效接地系统接地消弧装置、方法、设备和介质，以解决现有技术中的问题。