[發明專利]一種電力網中性點柔性接地電流補償系統

在審

• 申請號: 201510809686.3
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN106786636A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 時振堂;姜俊莉;張明;錢志紅;李君;劉維功
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，具體涉及一種電力網中性點柔性接地電流補償系統。

背景技術

三相交流電力系統中性點，即星形連接的變壓器和電機的中性點，與大地之間的電氣連接方式，稱為電網中性點接地方式。中性點接地方式涉及電網的安全可靠性、經濟性，直接影響設備絕緣水平的選擇、系統過電壓水平及繼電保護方式、通訊干擾等。

110kV及以上電網一般采用大電流接地方式，即中性點有效接地方式，這樣中性點電位固定為地電位，發生單相接地故障時，非故障相電壓升高不會超過1.4倍運行相電壓；暫態過電壓水平也較低；故障電流很大，繼電保護能迅速動作于跳閘，切除故障，系統設備承受過電壓時間較短。在實際運行中，為降低單相接地電流，部分變壓器采用不接地方式。

3～66kV配電網一般采用小電流接地方式，中性點不接地或經過消弧線圈和高阻抗接地的三相系統，當某一相發生接地故障時，由于不能構成短路回路，接地故障電流往往比負荷電流小得多，即中性點非有效接地方式。這種方式電網允許帶單相接地故障短時運行，供電質量較好。在我國一般認為系統屬于小電流接地系統電力網，美國和西歐一般把的系統歸屬于小電流接地系統。

中性點小電流接地方式主要可分為以下三種：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地及中性點經電阻接地。我國電氣設備設計規范中規定：35kV電網如果單相接地電容電流大于10A，3kV～10kV電網如果接地電容電流大于30A，都需要采用中性點經消弧線圈接地方式。隨著供電網絡的發展，特別是采用電纜線路的用戶日益增加，使得電網單相接地電容電流不斷增加，導致電網內單相接地故障發展為事故的可能性增加。為了避免單相接地故障擴大，配電網采用中性點經電阻接地方式，配合繼電保護快速切除故障線路日漸增多，我國《城市電網規劃設計導則》(施行)第59條中規定“35kV、10kV城網，當電纜線路較長、系統電容電流較大時，也可以采用電阻方式”。

中性點經電阻接地是在電網中性點與大地之間串聯接入電阻器，當發生單相接地故障時，線路接地點產生較大的零序電流，零序保護作用于跳閘，切除故障線路及故障點，快速恢復系統正常運行狀態。中性點電阻接地系統一般采用星形或曲折星形接法的接地變壓器接入電網，電阻器接入接地變壓器中性點，電阻器需要短時承受接地故障時的相電壓和接地電流，應具有相應的容量和散熱元件，電阻箱需要專門設計制造。由于電纜瞬時性故障概率較小，以電纜線路為主的電力網一般傾向于采用中性點經電阻接地，以快速切除故障。由于單相接地故障的故障電阻和線路的阻抗隨著故障性質和距離不同有較大差異，因此，中性點經電阻接地方式可能出現保護拒動。

中性點經消弧線圈接地系統一般采用星形或曲折星形接法的接地變壓器接入電網，消弧線圈(即可變單相電感器)接入接地變壓器中性點和接地網之間。其基本原理是：電力網正常運行時，接地變壓器中性點對地電壓為零，消弧線圈電流為零；當電網出現單相接地故障時，非接地相電壓升高，接地變壓器中性點對地 電壓升高(金屬性接地可升高到相電壓)，消弧線圈產生感性電流。流經消弧線圈的電感電流與不接地相對地分布電容電流的和為流過接地點的電流，電感電容上電流相位相差180度，相互補償。架空線路的瞬時性故障比例很高，采用架空線路為主的電力網一般采用中性點不接地或經消弧線圈接地的方式。但是，由于消弧線圈和接地變壓器都有有功損耗，實際上不可能完全補償電容電流。為了避免諧振，通常配電網中采用過補償。

配電網中性點接地方式一直有較多的爭論，配置方法也各有不同。近年來，一些專家提出在消弧線圈上并聯電力電子換流裝置，提高補償精度；另一些專家提出并聯電阻以實現快速切除故障。以上方法，都需要附加的電力電子器件和電阻器要承受高壓相電壓，電源提供和設備制均存在很大問題。以上方法，電力網中性點接地方法比較單一，設備制造困難。

配電網中通常需要配置無功補償設備，以減少電力網損耗，現多采用無源的電容器組/靜態無功補償或有源的靜止無功發生器。配電網中的諧波通常采用無源或有源濾波器進行濾除。從理論上，無功補償、諧波消除、對地電容電流補償都是一種無功補償技術，現有電力電子技術可以實現，可以統一按照無功功率進行補償。

發明內容

本發明的目的是解決小電流接地系統電力網的中性點柔性接地和無功補償問題，實現一種實現具備多種接地方式并可在線切換的中性點柔性接地方法，同時解決電力電子器件通過變壓器低壓繞組控制高壓電網承受高電壓的技術問題，并可實現正常運行時無功補償和濾除諧波功能。