[发明专利]一种复用接地变压器的配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种复用接地变压器的配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法。该系统包括：接地变压器、选相开关、单相隔离升压变压器、有源补偿装置、消弧线圈；接地变压器的一次侧相线端子分别与配电网的A相、B相、C相连接；接地变压器的一次侧中性点经消弧线圈接地；接地变压器二次侧与有源补偿装置输入端相连；同时，接地变压器二次侧通过两组选相开关与单相隔离升压变压器一次侧相连；单相隔离升压变压器二次侧的一个端口接地，另一个端口与有源补偿装置输出端的一个端口相连；有源补偿装置输出端的另一个端口和接地变压器的一次侧中性点相连。本发明首先利用接地变压器变压器和单相隔离变压器将故障相电压反相接入中性点，再利用有源补偿装置，补偿单相隔离升压变压器二次侧输出电压与接地变压器一次侧输入电压由于相位偏差所引起的电压偏差，从而实现完全消弧；该方法的消弧效果不受接地电阻的影响，并且能够在实现完全消弧的同时大大降低有源补偿装置的容量，成本低，经济性好。

技术领域

本发明专利属于配电网接地故障抑制领域，特别涉及一种复用接地变压器的配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法。

背景技术

配电网是电力网络的终端部分，配电网系统的安全性、可靠性在很大程度上影响用户所获得电能的质量，配电网具有电压等级多、设备类型多、网络结构复杂等特点，容易发生故障，其中85％以上的故障为单相接地故障。

随着配电网规模的扩大以及电缆线路的大量使用，配电网线路对地电容值日益增大，发生单相接地故障后，故障点会流过较大的电流，如不及时抑制，容易引发山火和人身触电等事故，除此之外，也容易发生单相弧光接地，产生弧光过电压，严重威胁设备绝缘。因此安全、有效处理单相接地故障对社会及经济发展意义重大。

无源消弧法分为消弧线圈消弧和消弧柜消弧，消弧线圈消弧原理是利用消弧线圈产生的感性电流去抵消容性电流，消弧线圈可能无法实现故障电流的完全消除还有可能产生谐振过电压。消弧柜消弧是在配电线路母线处安装一个接地装置，使故障电流都经过消弧柜流经大地，钳位故障点电压为零，但是没有从根本上抑制故障电流，同时存在装置动作延时长等问题。

有源消弧法是根据系统参数计算出中性点需要注入电流的理论值，控制有源补偿装置输出电流跟随参考值注入到中性点，将故障电流抑制为0。但是这种方法存在有源补偿装置容量大，成本高的问题。

因此研究一种配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法对配电网单相接地故障消弧有重大意义。

鉴于传统的无源消弧方法存在不能完全消除故障电流的问题，有源消弧方法能实现完全消弧，但存在装置容量大的问题。因此有必要研究一种既能实现故障电流完全消除、又能降低有源补偿装置容量的配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种复用接地变压器的配电网单相接地故障消弧系统及其控制方法，实现在不同接地电阻情况下均能实现完全消弧，并且有效的降低有源补偿装置的容量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

(1)通过接地变压器和单相隔离升压变压器构成反相变换器，将故障相相电压反相接入中性点中，实现接地点故障电压为0。

(2)考虑到单相隔离升压变压器二次侧电压与接地变压器一次侧电压存在相位偏差，进而造成反相变换器输出电压存在偏差，利用有源补偿装置去补偿此电压偏差，将单相隔离升压变压器电压值与有源补偿装置输出电压叠加后接入中性点，实现接地故障全补偿。

本发明的有益效果是：1)与传统的无源消弧法相比，本方法能够实现故障电流完全补偿；2)与传统的有源消弧法相比，将接地变压器、单相隔离升压变压器与有源补偿装置串联使用，反相变换器能够消除绝大部分故障电流，有源补偿装置对故障点的残流进行消除即可，能够有效降低有源补偿装置容量，成本低；3)本方法可充分利用目前变电站常用的接地变压器，改造成本低，经济性好。

附图说明