[发明专利]一种电力网中性点柔性接地电流补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种电力网中性点柔性接地电流补偿系统。

背景技术

三相交流电力系统中性点，即星形连接的变压器和电机的中性点，与大地之间的电气连接方式，称为电网中性点接地方式。中性点接地方式涉及电网的安全可靠性、经济性，直接影响设备绝缘水平的选择、系统过电压水平及继电保护方式、通讯干扰等。

110kV及以上电网一般采用大电流接地方式，即中性点有效接地方式，这样中性点电位固定为地电位，发生单相接地故障时，非故障相电压升高不会超过1.4倍运行相电压；暂态过电压水平也较低；故障电流很大，继电保护能迅速动作于跳闸，切除故障，系统设备承受过电压时间较短。在实际运行中，为降低单相接地电流，部分变压器采用不接地方式。

3～66kV配电网一般采用小电流接地方式，中性点不接地或经过消弧线圈和高阻抗接地的三相系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，即中性点非有效接地方式。这种方式电网允许带单相接地故障短时运行，供电质量较好。在我国一般认为系统属于小电流接地系统电力网，美国和西欧一般把的系统归属于小电流接地系统。

中性点小电流接地方式主要可分为以下三种：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地及中性点经电阻接地。我国电气设备设计规范中规定：35kV电网如果单相接地电容电流大于10A，3kV～10kV电网如果接地电容电流大于30A，都需要采用中性点经消弧线圈接地方式。随着供电网络的发展，特别是采用电缆线路的用户日益增加，使得电网单相接地电容电流不断增加，导致电网内单相接地故障发展为事故的可能性增加。为了避免单相接地故障扩大，配电网采用中性点经电阻接地方式，配合继电保护快速切除故障线路日渐增多，我国《城市电网规划设计导则》(施行)第59条中规定“35kV、10kV城网，当电缆线路较长、系统电容电流较大时，也可以采用电阻方式”。

中性点经电阻接地是在电网中性点与大地之间串联接入电阻器，当发生单相接地故障时，线路接地点产生较大的零序电流，零序保护作用于跳闸，切除故障线路及故障点，快速恢复系统正常运行状态。中性点电阻接地系统一般采用星形或曲折星形接法的接地变压器接入电网，电阻器接入接地变压器中性点，电阻器需要短时承受接地故障时的相电压和接地电流，应具有相应的容量和散热元件，电阻箱需要专门设计制造。由于电缆瞬时性故障概率较小，以电缆线路为主的电力网一般倾向于采用中性点经电阻接地，以快速切除故障。由于单相接地故障的故障电阻和线路的阻抗随着故障性质和距离不同有较大差异，因此，中性点经电阻接地方式可能出现保护拒动。

中性点经消弧线圈接地系统一般采用星形或曲折星形接法的接地变压器接入电网，消弧线圈(即可变单相电感器)接入接地变压器中性点和接地网之间。其基本原理是：电力网正常运行时，接地变压器中性点对地电压为零，消弧线圈电流为零；当电网出现单相接地故障时，非接地相电压升高，接地变压器中性点对地 电压升高(金属性接地可升高到相电压)，消弧线圈产生感性电流。流经消弧线圈的电感电流与不接地相对地分布电容电流的和为流过接地点的电流，电感电容上电流相位相差180度，相互补偿。架空线路的瞬时性故障比例很高，采用架空线路为主的电力网一般采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。但是，由于消弧线圈和接地变压器都有有功损耗，实际上不可能完全补偿电容电流。为了避免谐振，通常配电网中采用过补偿。

配电网中性点接地方式一直有较多的争论，配置方法也各有不同。近年来，一些专家提出在消弧线圈上并联电力电子换流装置，提高补偿精度；另一些专家提出并联电阻以实现快速切除故障。以上方法，都需要附加的电力电子器件和电阻器要承受高压相电压，电源提供和设备制均存在很大问题。以上方法，电力网中性点接地方法比较单一，设备制造困难。

配电网中通常需要配置无功补偿设备，以减少电力网损耗，现多采用无源的电容器组/静态无功补偿或有源的静止无功发生器。配电网中的谐波通常采用无源或有源滤波器进行滤除。从理论上，无功补偿、谐波消除、对地电容电流补偿都是一种无功补偿技术，现有电力电子技术可以实现，可以统一按照无功功率进行补偿。

发明内容

本发明的目的是解决小电流接地系统电力网的中性点柔性接地和无功补偿问题，实现一种实现具备多种接地方式并可在线切换的中性点柔性接地方法，同时解决电力电子器件通过变压器低压绕组控制高压电网承受高电压的技术问题，并可实现正常运行时无功补偿和滤除谐波功能。