[發明專利]中性點非有效接地方式電力系統中的電壓控制方法

有效

• 申請號: 201210196420.2
• 申請日: 2012-06-14
• 公開（公告）號: CN102738813A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 薛永端;徐丙垠
• 申請（專利權）人: 薛永端;山東科匯電力自動化有限公司
• 主分類號: H02J3/26
• 分類號: H02J3/26
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所 37223
• 代理人: 王立芹

技術領域

中性點非有效接地方式電力系統中的電壓控制方法，本發明涉及非有效接地（中性點不接地、經消弧線圈接地、高阻接地或全電氣量補償有源接地等）電力系統中三相對地電壓和零序電壓調整和控制方法。

本發明尤其涉及非有效接地電力系統中單相接地故障點熄弧后系統電壓恢復程度和恢復速度調整和控制方法。

本發明尤其涉及非有效接地電力系統中正常運行時因線路對地參數不平衡原因引起的不平衡電壓調整和控制方法。

背景技術

我國10-66kV中壓配電網中性點多采用非有效接地方式，俗稱小電流接地方式，傳統上主要包括不接地、經消弧線圈接地和經高阻接地等三種方式，現在也包括基于有源電力電子設備、可實現接地故障電流無功分量、有功分量等全電氣量補償的有源接地方式。

非有效接地系統發生單相接地故障（俗稱小電流接地故障）時，故障電流小（一般為幾十安培以內）、不需要立即遮斷故障，系統可帶故障運行一段時間。由于故障電流得到限制，多數小電流接地故障在故障電流過零瞬間電弧可以自然熄弧。熄弧之后，如果電弧絕緣的恢復速度低于故障相電壓的上升速度，則故障點再次被擊穿形成間歇性接地故障，周而復始最終形成永久接地故障，且容易形成弧光過電壓；如果電弧絕緣的恢復速度超過故障相電壓的上升速度，故障點將不再重燃使系統恢復正常運行，形成瞬時性接地故障。瞬時性接地故障不對用戶供電產生任何影響，屬于無縫自愈，同時也可以避免或減小弧光過電壓的產生，是單相接地故障發展的理想方式。

在不接地系統中，熄弧后系統電壓瞬間恢復且疊加有直流分量（考慮電壓互感器等對地阻抗時，為衰減的直流分量），其恢復電壓遠大于正常工作電壓，如圖1所示。即使在零序回路中附加阻尼電阻也只能降低電弧重燃過電壓水平而不能防止電弧重燃。經消弧線圈接地系統中，熄弧后消弧線圈對系統電壓的恢復過程有一定抑制作用，但也屬于系統自然特性，不能人為控制，一般在幾個周波內系統電壓即可恢復，如圖2所示。如果消弧線圈補償度偏差較大，還容易產生拍頻現象使得電壓恢復過程加快且大于工作電壓。

正常運行時，非有效接地系統的中性點電壓（即系統零序電壓）也是可浮動的，其電壓大小和相位取決于三相對地分布電容大小以及消弧線圈電感量等參數。當系統中性點電壓浮動時，三相對地電壓也隨之變化，即出現不平衡電壓。同時，配電架空線路一般不換位或很少換位，單相電纜線路也會出現三相線路長度、型號不一致等現象，這些問題均會產生三相不平衡電壓。當系統不平衡電壓較大時，將影響系統電壓質量，嚴重時將產生虛擬接地故障現象。

因此，現場迫切需要在單相接地故障恢復后以及正常運行時，可對系統電壓進行大范圍、快速、動態調整和控制的技術。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術存在的問題，提供一種適用于中性點非有效接地方式電力系統，在小電流接地故障點熄弧后可以控制系統三相對地電壓和零序電壓恢復程度和恢復速度，以減少電弧重燃概率、提高故障自恢復概率；也可以在系統正常運行時消除三相對地參數不平衡原因引起不平衡電壓，提高系統電壓質量；易于實現、成本低廉的系統三相對地電壓和零序電壓的大范圍、靈活、動態調整和控制方法。

本發明解決技術問題所采取的技術方案是：根據系統三相對地電壓和零序電壓間的幅值、相位關系，通過系統變壓器中性點或接地變壓器形成的中性點，利用有源電力電子設備注入工頻電流，調整和控制系統電壓變化，直到其達到期望的狀態，中性點非有效接地方式電力系統中的電壓控制方法其特征在于：通過在系統中性點注入幅值和相位分別可調的工頻電流，調整和控制系統三相對地電壓和零序電壓。

根據調節控制目的和采取控制策略的不同，在中性點非有效接地系統中單相接地故障點熄弧后，通過在系統中性點注入幅值和相位分別可調的工頻電流，控制系統三相對地電壓和零序電壓恢復程度和恢復速度，延緩系統電壓恢復速度，在一定時間內保持三相電壓的不平衡狀態，以減少電弧重燃概率、提高故障自恢復概率；

而在中性點非有效接地系統正常運行時，通過在系統中性點注入幅值和相位分別可調的工頻電流，消除因線路不換位或換位不完全等對地參數不平衡原因引起的系統不平衡電壓，提高系統電壓質量。在上述調整和控制過程中，系統三相對地電壓和零序電壓盡管會改變，但三相間的線電壓不變，不影響系統正常運行和供電。

通過改變注入系統中性點工頻電流的相位，改變系統三相電壓中各相電壓的變化趨勢；

而通過改變注入系統中性點工頻電流的幅值，改變系統三相電壓和零序電壓調整幅度。