[發(fā)明專利]一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011030074.1
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112152194A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 榮飛;劉成;黃曉輝;徐爽;朱語博;孫宗卿;潘烙;陳志忠
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法。該配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)包括：反相變換器、選相開關(guān)、有源補(bǔ)償裝置；反相變換器采用連接組別為Yyn6的三相變壓器，有源補(bǔ)償裝置由三相不可控整流橋、母線電容、單相逆變橋、濾波電感L、濾波電容C、單相隔離變壓器依次連接構(gòu)成；反相變換器的一次側(cè)接10kV配電網(wǎng)，二次側(cè)通過選相開關(guān)連接到有源補(bǔ)償裝置中的單相隔離變壓器的二次側(cè)的一個端口，單相隔離變壓器二次側(cè)的第二個端口連接到電力系統(tǒng)配電室接地變壓器一次側(cè)中性點上；本發(fā)明首先利用Yyn6變壓器將故障相電壓反相接入中性點，考慮反相變換器二次側(cè)輸出電壓與一次側(cè)輸入電壓存在由于相位偏差所引起的電壓偏差，利用有源補(bǔ)償裝置補(bǔ)償反相變換器的二次側(cè)輸出電壓與一次側(cè)輸入電壓的電壓偏差，從而實現(xiàn)完全消弧；該方法的消弧效果不受接地電阻的影響，并且能夠在實現(xiàn)完全消弧的同時大大降低有源補(bǔ)償裝置的容量，成本低，經(jīng)濟(jì)性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利屬于配電網(wǎng)接地故障抑制領(lǐng)域，特別涉及一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)的終端部分，配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、可靠性在很大程度上影響用戶所獲得電能的質(zhì)量，配電網(wǎng)具有電壓等級多、設(shè)備類型多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，容易發(fā)生故障，其中85％以上的故障為單相接地故障。

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及電纜線路的大量使用，配電網(wǎng)線路對地電容值日益增大，發(fā)生單相接地故障后，故障點會流過較大的電流，如不及時抑制，容易引發(fā)山火和人身觸電等事故，除此之外，也容易發(fā)生單相弧光接地，產(chǎn)生弧光過電壓，嚴(yán)重威脅設(shè)備絕緣。因此安全、有效處理單相接地故障對社會及經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

無源消弧法分為消弧線圈消弧和消弧柜消弧，消弧線圈消弧原理是利用消弧線圈產(chǎn)生的感性電流去抵消容性電流，消弧線圈可能無法實現(xiàn)故障電流的完全消除還有可能產(chǎn)生諧振過電壓。消弧柜消弧是在配電線路母線處安裝一個接地裝置，使故障電流都經(jīng)過消弧柜流經(jīng)大地，鉗位故障點電壓為零，但是沒有從根本上抑制故障電流，同時存在裝置動作延時長等問題。

有源消弧法是根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)計算出中性點需要注入電流的理論值，控制有源補(bǔ)償裝置輸出電流跟隨參考值注入到中性點，將故障電流抑制為0。但是這種方法存在有源補(bǔ)償裝置容量大，成本高的問題。

因此研究一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法對配電網(wǎng)單相接地故障消弧有重大意義。

鑒于傳統(tǒng)的無源消弧方法存在不能完全消除故障電流的問題，有源消弧方法能實現(xiàn)完全消弧，但存在裝置容量大的問題。因此有必要研究一種既能實現(xiàn)故障電流完全消除、又能降低有源補(bǔ)償裝置容量的配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)及其控制方法，實現(xiàn)在不同接地電阻情況下均能實現(xiàn)完全消弧，并且有效的降低有源補(bǔ)償裝置的容量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

(1)通過設(shè)置反相變換器的變比k₁，將故障相相電壓通過連接組別為Yyn6的三相變壓器反相接入中性點中，實現(xiàn)接地點故障電壓為0。

(2)考慮到反相變換器的二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓存在相位偏差，進(jìn)而造成二次側(cè)電壓與一次側(cè)電壓存在偏差，利用有源補(bǔ)償裝置去補(bǔ)償此電壓偏差，將選線開關(guān)輸出電壓值與有源補(bǔ)償裝置輸出電壓疊加后接入中性點，實現(xiàn)接地故障全補(bǔ)償。

本發(fā)明的有益效果是：1)與傳統(tǒng)的無源消弧法相比，本方法能夠?qū)崿F(xiàn)故障電流完全補(bǔ)償；2)與傳統(tǒng)的有源消弧法相比，將反相變換器與有源補(bǔ)償裝置串聯(lián)使用，反相變換器能夠消除絕大部分故障電流，有源補(bǔ)償裝置對故障點的殘流進(jìn)行消除即可，能夠有效降低有源補(bǔ)償裝置容量，成本低，經(jīng)濟(jì)性好。

附圖說明

圖1一種配電網(wǎng)單相接地故障消弧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；