相电源馈入中性点的配电网接地故障相主动降压消弧装置及其应用

针对传统消弧线圈不能完全抑制间隙性弧光过电压及故障相转移装置在发展性故障情况下存在引发严重相间接地短路过电流的风险,提出一种相电源馈入中性点的配电网接地故障相主动降压消弧方法。发生单相接地故障时,从接地变压器二次侧提取与故障相相电势相反的线电压向量,通过注入变压器升压馈入至配电网中性点,强迫故障点电压至电弧重燃电压以下,实现熄弧并阻止电弧重燃,有效抑制间隙性弧光接地过电压和不停电处理可恢复性绝缘故障,并研制出由接地变压器、单相注入变压器等相关设备组成的主动降压消弧装置。在10kV真型配电网试验场通过大量实验测试和挂网运行验证了所建议方法和装置的可行性和可靠性。通过与现有同类技术比较,该装置具有性能好、兼容性强、造价低、短路电流风险小等优势。     

Analysis of Intermittent Arc Overvoitages in Low Resistance Grounded Systems

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况.首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况.最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生.     

小电阻接地系统间歇性弧光过电压分析

利用PSCAD/EMTDC软件建立了中性点经小电阻接地系统的仿真平台,使用接地电弧模型模拟间歇性电弧接地故障,并结合工频熄弧理论分析弧光过电压的产生情况。首先分析中性点不接地系统发生间歇性电弧接地故障时弧光过电压的情况,通过仿真证实这种接地方式容易发生弧光过电压;然后分析在中性点经小电阻接地系统中两种间歇性电弧接地故障引起过电压的情况。最后得出结论:中性点经小电阻接地方式可以较好地抑制间歇性弧光接地过电压的产生。     

配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧新原理EI北大核心CSCD

针对配电网接地故障转移技术无法灵活调控系统零序电压,及基于电力电子器件的有源消弧技术精确控制实现复杂、实施条件较严苛的问题,提出配电网相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧方法。基于中压电网单相电压调控不影响线电压的特性,由接地变压器二次侧提取系统固有线电压相量,对电源电势进行相序重组,通过注入变压器升压反馈输入至配电网中性点,并调节注入变压器变比调控故障相电压,降低故障相电压至接地故障点燃弧电压以下,实现接地故障主动降压消弧;进一步对比分析了接地变压器二次侧非全相反馈输入与配电网接地故障持续期间,系统内各序分量的变化规律,分析了电源电势反馈机制对配电网运行的影响,并研发了相电源馈入中性点的接地故障相主动降压消弧成套装置。在PSCAD/EMTDC仿真环境与真实的10kV配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,对所提主动降压消弧方法的效果及序分量特性进行了验证与测试。仿真与实验测试结果表明,相电源馈入型消弧装置能够主动抑制故障点电压,消除接地故障残流,实现接地故障的快速、可靠消弧。     

考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。     

基于级联H桥变流器和dq变换的配电网故障柔性消弧方法

为解决配电网单相接地故障消弧的难题,提出一种基于级联H桥变流器和dq变换的柔性消弧新方法。配电网的三相经级联H桥变流器接地,柔性控制非故障相变流器经连接电感注入电流,补偿接地点的电弧电流,抑制故障相恢复电压,促进电弧快速熄灭、不易重燃。为了实现对稳定性和间歇性电弧接地故障电流的全补偿,结合级联H桥变流器的特性,提出一种基于dq坐标变换的故障谐波及暂态电流分量的检测方法。根据级联H桥变流器注入电流对接地故障电流、故障相恢复电压的作用机理,研究各类电弧接地故障的统一柔性消弧方法,仿真结果表明所提消弧方法的有效性,可以提高配电网接地故障熄弧率,促进柔性交流输电(FACTS)技术在智能配电网接地故障保护中的研究与应用。     

基于波形匹配电流源注入的网源直连系统接地故障有源消弧技术EI北大核心CSCD

海洋核动力平台中压系统采用网源直连拓扑结构,系统接地故障频发且常产生电弧。该文首先分析现有消弧方法的作用机理和消弧效果不佳的主要原因。从保障定子铁芯及系统安全出发,提出一种在发电机中性点注入波形匹配电流源的有源消弧技术方案。该方案通过主动降低故障相基波和3次谐波对地电压,将故障点电压抑制在电弧重燃电压以下,保证接地故障电弧可靠熄灭并避免重燃。最后,提出一种基于故障风险的接地故障辨识判据,能够与现有接地保护有效配合,在保证系统安全的前提下可靠辨识接地故障类型。PSCAD/EMTDC仿真结果证实了所提方法的有效性。     

基于接地变压器绕组分档调压干预的配电网主动降压消弧与保护新方法

针对配电网消弧柜技术无法灵活调控系统零序电压,以及有源电压消弧技术电力电子与控制电路复杂、硬件实现困难的问题,提出基于接地变压器绕组分档调压干预的配电网主动降压消弧方法。通过将分档调压接地变档位抽头进行接地,对故障相电压进行分级调控,主动将故障电压抑制到电弧重燃电压以下,实现接地故障可靠消弧。进一步提出基于零序电流增量的接地故障主动辨识及选线方法,通过调控接地档位,逐级放大故障残流,实现永久性接地故障馈线的灵敏辨识。在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建典型非有效接地10kV配电网单相接地故障模型,对所提方法进行验证,仿真结果表明该方法能够可靠消除瞬时性弧光接地故障,动态感知及抑制永久性接地故障电流,并实现接地故障馈线的准确判别。     

计及相间电容影响的单相弧光接地过电压抑制策略研究

本文提出相间电容降低单相弧光接地过电压幅值及抑制电弧重燃的理论依据及相关措施。首先推导得出单相弧光接地非故障相过电压幅值、故障相恢复电压幅值以及故障相恢复电压平均速率与系统参数的理论联系。结合本文提出的理论探究相间电容对降低弧光接地过电压幅值以及抑制电弧重燃的重要作用。利用Matlab软件建立改进Mayr动态电弧仿真模型对结论进行仿真,验证文中结论的正确性与可靠性。最后,通过实例分析配电网加装并联电容器能够在不增加额外电容器配置的前提下同时解决无功补偿和弧光接地过电压问题,对配电网安全及经济运行具有指导性的意义。     

MXJD单相接地故障管理系统

正我国6~35kV中压电网主要采用中性点不接地或经消弧线圈接地的非有效接地方式,提高了中压系统的供电可靠性。但另一方面,这种接地方式也给中压输配电系统带来了一些问题,最主要表现为随着电网的迅速扩容和电力电缆的大量使用,系统电容电流增大,发生单相接地故障时消弧困难,间歇性弧光接地过电压和高频电流电弧对系统和设备绝缘构成威胁。加上非有效接地系统长期未解决的故障选线问题,一旦发生单相接地故障而不能迅速、有效地处理时,往往会引发其它事故并发展为相间短路。     

新型谐振接地系统接地故障全补偿方法

针对传统消弧线圈无法补偿有功电流和抑制间歇性接地故障等难题,提出了一种谐振接地系统接地故障全补偿新方法。系统正常运行时,通过注入信号谐振精确测量系统对地绝缘参数,根据绝缘参数计算补偿元件值;当发生接地故障时,利用故障电流的相位选出故障相,然后在故障相的滞后相投入阻容性补偿元件,将故障相电压抑制为0,实现接地故障电流全补偿。仿真分析表明,所提方法不受过渡电阻影响,能快速抑制故障相电压,实现配电系统接地故障电流的全补偿,有效抑制间歇性接地故障,且操作简单可靠、成本低。     

配电网单相接地故障柔性自适应消弧新方法

针对已有消弧柜和柔性电压消弧技术未考虑故障线路阻抗压降问题,提出基于故障点处电压抑制的配电网单相接地故障柔性电压消弧新方法.通过2次注入补偿电流计算中性点至故障点压降,再调控零序电压至该压降,将故障点处电压抑制为0.为防止2次注入任意电流导致接地故障电流增大的问题,提出将柔性电流消弧法作为柔性电压消弧新方法投入前的过渡...     

小电流接地系统接地故障电弧重燃暂态特征分析

小电流接地系统单相接地故障时常具有间歇性,针对电弧重燃时刻与重燃时电气量的分析可完善故障暂态理论并提高检测效果。文中根据接地故障熄弧后的电压与绝缘恢复特点,分析不同接地系统中在故障点不同稳定情况时的可能重燃时刻,并对重燃后故障暂态特征进行分析。故障点稳定时,不接地系统中易在熄弧后半个工频周期内重燃;经消弧线圈接地系统中,重燃主要发生在故障相电压峰值前时刻。故障点不稳定时,重燃时刻无明显规律。将重燃过程看作非零初始状态的单相接地故障,高频暂态电流的谐振频率、衰减因子与重燃时刻无关,幅值与重燃时刻故障相电压瞬时值近似成正比,经消弧线圈接地系统中的衰减直流分量衰减因子与重燃时刻无关、幅值与相电压对时间导数近似成正比。仿真及实测数据验证了分析结论的正确性。     

基于零序电压有源调控的发电机定子接地故障消弧方法及保护对策

瞬时性接地故障易威胁发电机安全运行,造成巨大经济损失.传统的消弧线圈和大电阻消弧效果有限,因此在发电机中性点引入零序电压调控的有源消弧装置.分析表明接地故障发生后,根据故障定位结果在中性点注入电流可以精确地补偿故障点电压至0,从而使接地故障电流降为0,达到消弧的目的.为防止消弧过程中性点零序电压抬升导致发电机零序电压保...     

基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法

针对配电网发生单相接地故障时极易产生电弧,以及在非故障情况下由于三相对地参数不相同而导致的三相电压不对称问题,提出一种基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法.在三相线路首端分别挂接有源逆变,通过脉宽调制信号控制有源逆变电路的输出电流.当配电网出现单相接地故障时,有源逆变向系统分相注入零序电流,通过零序回路调节...     

基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理

为解决中性点非有效接地配电网中长期存在的单相接地故障消弧与保护难题,提出基于零序电压柔性控制的配电网接地故障消弧与保护新原理。在配电网发生接地故障的初始时刻,通过脉宽调制(pulse width modulation,PWM)有源逆变器注入零序电流补偿接地故障全电流,实现对零序电压的控制,促使故障点电压为0,实现瞬时故障100%消弧。接地故障发生后,经一定延时,控制电流注入,增大故障残流,精确测量零序电压和各馈线零序电流变化量,实现接地故障的动态感知和可靠保护。该技术有望降低故障建弧率,减少故障停电时间,促进配电网智能化发展。     

配电网消弧线圈分散补偿接地方式的研究

消弧线圈分散补偿接地方式具有安装灵活和扩容方便的优点而备受关注,然而有关多个分散补偿消弧线圈接地系统的故障残流及过电压的研究缺乏。讨论了分散式消弧线圈容量配置原则并根据开发区变电站进行实例设计,选择了8种消弧线圈安装方式。通过仿真表明,消弧线圈集中补偿与分散补偿均能满足规程接地残流的要求,且能极大延迟间歇性电弧的重燃时间,而其非故障相弧光过电压水平基本相同,且小于中性点不接地系统,所得结论有利于消弧线圈分散补偿的推广应用。     

中压配电网单相接地故障熄弧后的电气特征分析

配电网单相接地故障熄弧后的电气变化规律不仅决定过电压水平、电弧是否重燃以及重燃时的电气特征,更将对故障诊断方法的适应性与可靠性产生影响。利用配电网单相接地故障等值电路对系统故障恢复过程进行了分析,发现不同接地方式系统的零序网络在熄弧后均存在衰减的振荡过程。其中不接地系统的零序电压幅值大、振荡频率远低于工频、持续时间长,相电压存在较长时间的过电压。经消弧线圈接地系统的零序电压幅值大、振荡频率略大于工频、持续时间一般在5个周期以上。由于拍频现象会导致故障相1.1倍以内的过电压,经小电阻接地系统振荡频率远高于工频且幅值小、衰减速度快。利用ATP-EMTP验证了3种配电网接地方式下系统单相接地熄弧后恢复过程符合上述规律。