[發(fā)明專利]一種快速開關(guān)并聯(lián)固態(tài)開關(guān)的快速消弧方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210728386.2
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114977143A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾紹貴;文習(xí)山;陳小月;司俊杰;張延澤;李儉華;傅岳林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: H02H9/08
• 分類號: H02H9/08;H02H9/04
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種快速開關(guān)并聯(lián)固態(tài)開關(guān)的快速消弧方法。本發(fā)明利用固態(tài)開關(guān)的速動性能夠快速消除弧光接地故障，同時并聯(lián)快速開關(guān)，減少固態(tài)開關(guān)投入運(yùn)行時間，避免發(fā)熱損耗且無需安裝冷卻系統(tǒng)，對快速熄滅接地電弧、降低消弧裝置成本、提高消弧技術(shù)的可靠性具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種快速開關(guān)并聯(lián)固態(tài)開關(guān)的快速消弧方法。

背景技術(shù)

配網(wǎng)中固體絕緣的交聯(lián)聚乙烯電纜用量越來越大，卻帶來了固體化絕緣是不可恢復(fù)單相接地故障處理的難題。系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，流過接地點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)電流就是系統(tǒng)對地電容電流，電纜電網(wǎng)接地電弧中的高頻電流幅值和持續(xù)時間相對于架空線路大幅增加，因而發(fā)生在非故障相的弧光接地過電壓可能超過相電壓的4倍以上，嚴(yán)重威脅電纜絕緣。因此，快速準(zhǔn)確地選出故障線路并盡快熄滅接地電弧，對于防止電纜絕緣破壞和故障擴(kuò)大具有重要意義。

隨著系統(tǒng)中線路對地電容電流的大幅度增加，以消弧線圈為代表的傳統(tǒng)電流型消弧方式的應(yīng)用受到限制。13座電站消弧線圈運(yùn)行狀況試驗(yàn)結(jié)果表明：間接法測量系統(tǒng)電流值誤差極大、補(bǔ)償后殘流較大、接地電流中阻性分量和高頻分量無法補(bǔ)償、消弧線圈飽和引起中性點(diǎn)電流畸變等一系列問題，消弧線圈實(shí)際消弧效果很差。而且消弧線圈也會影響選線準(zhǔn)確性，試驗(yàn)表明實(shí)際選線準(zhǔn)確率不足50％。主動干預(yù)式消弧方式不受電容電流大小和接地方式的限制、可適用于有電纜線路的配電系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)完全消弧的同時避免了有源電流型消弧方式中對故障電流的復(fù)雜追蹤和補(bǔ)償計(jì)算過程。主動干預(yù)式消弧方式轉(zhuǎn)移短路接地電流的速度至關(guān)重要，如何提高開關(guān)動作速度是主動干預(yù)式消弧方式研究的關(guān)鍵技術(shù)問題。

固態(tài)開關(guān)利用電力電子開關(guān)的速動性，因而固態(tài)開關(guān)相對于機(jī)械開關(guān)切換速度快(微秒級)而且無聲響、無弧光，而且由于不存在分?jǐn)鄷r起弧和觸點(diǎn)磨損，壽命較高。但是合閘狀態(tài)電流經(jīng)電力電子開關(guān)導(dǎo)通，開關(guān)上有一定的壓降，會造成較大的發(fā)熱損耗，長時間工作需要安裝冷卻裝置。長時間流過大電流的固態(tài)開關(guān)成本較高，不適用于配電網(wǎng)，如何兼顧主動式消弧裝置的速動性和成本是目前亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過提供一種快速開關(guān)并聯(lián)固態(tài)開關(guān)的快速消弧方法，解決現(xiàn)有技術(shù)無法同時兼顧主動式消弧的速動性和成本的問題。

本發(fā)明提供一種快速開關(guān)并聯(lián)固態(tài)開關(guān)的快速消弧方法，將快速開關(guān)與固態(tài)開關(guān)并聯(lián)；判斷供電系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障；若發(fā)生單相接地故障，則根據(jù)三相電壓選出故障相別，通過微機(jī)綜合控制器控制母線故障相固態(tài)開關(guān)合閘；

根據(jù)零序電流選出故障線路；若故障線路為電纜線路，則通過所述微機(jī)綜合控制器依次控制母線故障相快速開關(guān)合閘、母線故障相固態(tài)開關(guān)分閘；若故障線路不為電纜線路，則在母線故障相固態(tài)開關(guān)合閘的第一時間后通過所述微機(jī)綜合控制器控制母線故障相固態(tài)開關(guān)分閘，對故障是否消失進(jìn)行判斷；若故障未消失，則通過所述微機(jī)綜合控制器依次控制母線故障相固態(tài)開關(guān)再次合閘、母線故障相快速開關(guān)合閘、母線故障相固態(tài)開關(guān)再次分閘。

優(yōu)選的，所述固態(tài)開關(guān)的電力電子器件采用多個晶閘管串聯(lián)，所述固態(tài)開關(guān)在1ms內(nèi)完成合閘；所述快速開關(guān)在7ms內(nèi)完成合閘，在3ms內(nèi)完成分閘。

優(yōu)選的，所述判斷供電系統(tǒng)是否發(fā)生單相接地故障的具體實(shí)現(xiàn)方式為：通過所述微機(jī)綜合控制器實(shí)時在線監(jiān)測電壓互感器二次側(cè)開口三角電壓，若所述開口三角電壓超過預(yù)設(shè)的電壓閾值，則判定發(fā)生單相接地故障。

優(yōu)選的，所述根據(jù)三相電壓選出故障相別的具體實(shí)現(xiàn)方式為：通過所述微機(jī)綜合控制器監(jiān)測電壓互感器輸出的三相電壓，若出現(xiàn)一相電壓接近0且另外兩相電壓接近線電壓，則判定為金屬性接地故障，并判定電壓接近0的相別為故障相；若出現(xiàn)一相電壓幅值最大且另外兩相電壓幅值接近，則判定為小電阻接地故障，并判定電壓幅值最小的一相為故障相；若三相電壓幅值均大于預(yù)設(shè)的電壓幅值，則判定為大電阻接地故障，并判定電壓幅值最大一相的后一相為故障相。