[发明专利]一种应用无源元件抑制直流故障电弧的方法

说明书

本发明公开了一种应用无源元件抑制直流故障电弧的方法，在直流系统中的电源输出侧加入基于无源元件的故障电弧抑制模块，无源元件中的电感L串联在系统回路中，可控制故障电弧发生瞬间电流不发生大波动，电容C并联在系统电源输出侧两端，两者配合可控制系统电源输出侧在故障电弧发生期间不发生大波动，降低故障电弧自持概率，使系统无法提供足够的故障电弧电压，实现直流系统中故障电弧的迅速熄弧，并抑制故障电弧出现重击穿现象，从而保护直流系统安全可靠运行。

技术领域

本发明属于电气故障检测与保护技术领域，涉及一种应用无源元件抑制直流故障电弧的方法。

背景技术

随着光伏、风电等新能源技术以及电动汽车、储能技术的推广与发展，直流配用电系统成为了电网发展的热点。然而线路中可能存在的连接松动、绝缘损坏等因素会导致直流故障电弧的出现，由此引发火灾甚至爆炸等危险事故，严重威胁到生产和生命财产安全。在直流系统中，流过故障电弧的电流不具有过零点，因而这种可持续的故障电弧将会产生更严重的安全问题。在相近的电源电压下，直流系统内的最小生弧电流相较于交流系统更小，因而相应故障电弧的发生也更为容易。同时，直流用电需求的增加导致系统电压等级不断提高，如轨道牵引供电已达1500V、数据中心也从早期的48V提高到400V、中小型船舶供电系统为1000V等，电源电压的提高也会导致最小生弧电流进一步地减小。

故障电弧主要分为串联故障电弧及并联故障电弧。其中，并联故障电弧发生后往往产生的电流较大，故障电弧行为较剧烈，多数情况下可为现有保护动作。串联故障电弧会增大回路阻抗，相应的故障电流减小，故而传统保护装置无法检测并及时切断故障所在回路。因此需要对串联故障电弧进行及时、积极、有效的防治。

中国专利CN103457238A公开了一种用于光伏发电系统的直流电弧故障检测及保护方法，该专利通过采集故障电弧电流信号进行分析计算，从而起到电弧故障检测作用，但仍需与断路器配合开断故障回路，根源上无法改变故障电弧发生条件，且对于不同场景下的故障电弧检测准确率并非100％，存在电弧自持的风险，同时该专利模块可能的误动作会影响系统正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用无源元件抑制直流故障电弧的方法，可以在直流系统发生故障电弧时快速、有效地抑制电弧持续燃烧，通过及时熄弧保护系统线路。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该抑制直流故障电弧的方法包括以下步骤：

通过在直流系统中设置由无源元件构成的故障电弧抑制模块，使直流系统无法提供足够的故障电弧电压，从而实现直流系统中故障电弧的迅速、及时熄弧，降低直流系统中由故障电弧引发的火灾等事故的风险；所述无源元件包括电感L和电容C，电感L串联在系统回路中，并用于维持故障电弧发生瞬间电流稳定，电容C并联在系统电源输出侧，并用于维持系统电源输出侧电压在故障电弧发生期间稳定。

优选的，所述抑制直流故障电弧的方法具体包括以下步骤：

1)在直流系统的回路中电源的任意输出端处串联具有一定额定电流值的电感L，从而在故障电弧发生瞬间保持直流系统回路的电流不发生较大的改变或波动(例如，变化不超过之前幅值的20％)；

2)在所述直流系统的回路中电源的两输出端处并联具有一定额定电压值的电容C，从而在故障电弧发生前至发生后保持电源输出侧的电压不发生较大的改变或波动(例如，变化不超过之前幅值的20％)。

优选的，所述抑制直流故障电弧的方法还包括以下步骤：

将电感L及电容C安装至直流系统后，将直流系统回路的电流值由小依次变大，直至达到直流系统回路的最大电流，对无源元件抑制直流系统故障电弧的能力及安全稳定性进行评估。