[发明专利]一种配电网经变压器柔性接地方法

说明书

本发明提供了一种配电网经变压器柔性接地方法，该方法包括：变压器一次侧接入配电网，并产生中性点；令变压器二次侧输出的线电压等于配电网电源的相电压，发生单相接地故障时，根据故障选相结果，将变压器二次侧任意两根相线直接或经串联可变阻抗外加到中性点和地之间，实现中性点电压的柔性调控，使故障点电压低于接地电弧持续燃烧的电压，强迫故障点熄弧，同时监测配电网对地绝缘参数感知接地故障是否消除；对于永久性接地故障，实现故障持续消弧或外加同相电压放大故障进行定位。本发明提供的方法仅需一个变压器即可实现引出系统中性点，并同时能够消除瞬时性单相接地故障，抑制永久性单相接地故障电压或接地保护跳闸。

技术领域

本发明涉及配电网单相接地故障抑制技术领域，特别涉及一种配电网经变压器柔性接地方法。

背景技术

3-66kV中压配电网延伸至世界各个用电角落，电力线路穿行于森林、城市、地下、矿井，运行环境复杂，易发生高压线掉地触电和电缆绝缘放电起火等事故。全球每年因配电网故障引发触电人数高达数千人，故障电弧引发火灾上千起，导致停电等经济损失上百亿元。近年来，为了减小配电网发生接地故障后的故障点电流，目前国内外3-66kV配电网中性点通常采用三种接地方式：不接地、经消弧线圈接地和经小电阻接地。中性点不接地方式适用于电容电流小于10A的配电网，该接地方式可带单相接地故障运行2小时，有利于提升供电可靠性，但是随着我国配电网铺设和改造进度加快，电缆敷设长度逐步增加，配电网泄漏电流及电容电流也随之逐步增加，容易引起间歇性弧光过电压，存在触电和起火的风险。经消弧线圈接地方式能促使瞬时故障消弧，提高供电可靠性，但是消弧线圈无法补偿故障电流有功分量及谐波分量，易产生间歇性弧光过电压，补偿效果十分有限，存在永久性接地故障引发触电和起火的风险。经小电阻接地方式一般仅能感知和切除200Ω以下的接地故障，可有效抑制间歇性弧光过电压，但不能抑制瞬时故障电弧，可能导致用户停电次数增加两倍，且对架空线路掉至水泥地面等高阻接地故障保护无能为力，存在触电和起火的风险。

为了改进上述传统接地方式带来的缺点，有学者提出基于电力电子技术的柔性接地方式，令有源全补偿装置根据故障前测量的配电网的零序导纳计算输出一个与此零序导纳的负值对应的电流，通过反馈调节，不断修正注入电流，直至使故障后故障馈线的对地导纳等于故障前的值，消弧效果较好，但该方式一方面在对地参数测量、电流控制等环节的较高要求使得在实际配电网中应用困难，另一方面由于大量使用电力电子器件导致了其造价昂贵，国内推广受限。有学者提出的中性点电阻接地超前相接电感、中性点电抗接地滞后相接电容或超前相接电感的方式，所提方法是建立在能精确测量电网对地电容及泄露电阻以及故障相已知的条件下，但是未提与之相适应的电网对地绝缘参数测量和选相方法，且需同时调节中性点接地阻抗和偏置元件的阻抗值，操作相对复杂，实际应用受到限制。

本发明人曾于2017年提出了一种非有效接地系统接地故障相降压消弧的安全运行方法(专利申请号201710544978.8),该方法通过在非有效接地系统侧的母线与地，或线路与地，或中性点与地外加可控电压源，使故障相电压降低，实现接地故障的电压消弧与主动降压运行，可实现瞬时故障的100％消弧，且有效避免非故障相的绝缘被击穿，解决了传统消弧方法消弧效果差，传统保护方法可靠性低的技术难题。但该方法需要接地变压器与注入变压器进行配合，成本相对较高，注入变压器故障会导致整个消弧方法失效；判断故障消失需要精确测量三相对地电导，实际应用较为困难，可靠性较低；而且缺少线路发生永久性故障时与馈线接地保护装置配合的隔离措施。

总之，现有接地方式无法兼顾配电网单相接地故障抑制的可靠性及经济性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种配电网经变压器柔性接地方式。

本发明所述的技术方案如下：