一种单相接地故障电流全补偿装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单相接地故障电流全补偿装置和方法，其中装置包括Z型接地变压器、升压变压器、接地导纳和若干开关，方法为：根据故障相闭合接地变压器对应的开关得到与故障相电压反向的电压；闭合升压变压器与中性点之间的开关，与对地导纳并联实现故障电流全补偿；延时一段时间后，将升压变压器低压侧的档位值逐步升至最高档，监测配电网零序导纳幅值，若零序导纳幅值随着档位的变化没有发生明显变化则判断为瞬时性故障，退出升压变压器，并恢复各开关及档位的原始状态，配电网恢复正常运行；否则恢复升压变压器至原始档位进行故障电流全补偿，等待故障处理。本发明专利技术能够完全补偿单相接地故障点电流，消灭接地电弧，保障配电网供电可靠性。网供电可靠性。网供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种单相接地故障电流全补偿装置和方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体是指一种基于低压侧不断电调压的配电网自取电的单相接地故障电流全补偿装置和方法。

技术介绍

[0002]配电网是国民经济和工业发展的基础，是电力系统不可或缺的组成部分，现代社会更是对电网的安全、稳定和可靠运行提出了更高的要求。目前国内外配电网故障中，80％以上为单相接地故障，为了限制故障电流，及时快速地消除故障，国内外配电网普遍采用中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经小电阻接地等运行方式。随着配电网容量的不断增大以及大量非线性负荷和电缆线路的投入使用，使得接地故障电流中的有功电流分量急剧增大，易引发弧光接地故障且接地电弧难以自行熄灭，从而造成电力系统过电压，扩大电网故障，严重影响电网及电力设备的安全运行。故障电流全补偿能够有效补偿配电网单相接地电流中的有功分量和无功分量，从而降低故障电流，破坏接地故障燃弧条件，降低故障扩大的可能性，对提高电网供电可靠性具有重要意义。
[0003]现有的故障电流全补偿方式可根据补偿方式分为两类：第一类是无源基波电流全补偿方法，这种补偿方式建立在故障相已知、电网分布电容和绝缘电阻已知的前提条件下，在电网中人为接入偏置元件，从而实现接地故障电流全补偿。然而这种方法需要将偏置元件的阻抗值和中性点接地阻抗值同时调节且缺乏相适应的绝缘参数测量方法，从而造成操作困难，而且对精度有很高的要求，技术上不完善，大大限制了其在工程中的实际应用。第二类是有源全电流补偿方法，这种方法是在中性点装设有源逆变器设备，在发生单相接地故障后通过有源逆变器从中性点注入电流来补偿电容电流、有功电流分量和谐波分量，从而消除接地故障残流。但这种方法电力电子设备结构复杂、造价昂贵，且调控过程复杂，电力电子设备的注入容量受配电网容量影响较大，稳定性和可靠性难以保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种单相接地故障电流全补偿装置和方法，无需外加独立电源供电，能够完全补偿单相接地故障点电流，消灭接地电弧，保障配电网供电可靠性。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种单相接地故障电流全补偿装置，包括：Z型接地变压器T1、升压变压器T2、接地导纳Y
n
；
[0007]所述升压变压器T2的低压侧设有N个档位和用于调节档位的调压分接抽头K
C
、保护分接抽头K
B
；保护分接抽头K
B
的另一端经串联保护电阻R
B
后与调压分接抽头K
C
连接；
[0008]所述Z型接地变压器T1的高压侧分别连接配电网的三相电源，中性点O串联接地导纳Y
n
后接地；Z型接地变压器T1低压侧的每相x＝a,b,c，根据故障相被控地与升压变压器T2的调压分接抽头K
C
连接，或者与升压变压器T2的低压侧固定端连接，或者悬空，使故障相电
压小于熄弧电压；
[0009]所述升压变压器T2的高压侧两端，通过串联开关S后并联于接地导纳Y
n
的两端；
[0010]所述Z型接地变压器T1的高低压变比为N1:N2，升压变压器T2的变比为其中，n为调压分接抽头K
C
所接的档位。
[0011]进一步地，所述Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY1或者ZNY11。
[0012]进一步地，Z型接地变压器T1低压侧的每相x＝a,b,c，与升压变压器T2的调压分接抽头K
C
之间设置串联开关k
x1
，与升压变压器T2的低压侧固定端之间设置串联开关k
x2
。
[0013]本专利技术还提供一种单相接地故障电流全补偿方法，应用于上述任一所述的单相接地故障电流全补偿装置，包括以下步骤：
[0014]步骤1，获取三相电源的故障相y，将Z型变压器T1低压侧的故障相与升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
连接，将Z型变压器T1低压侧的另一相与升压变压器T2低压侧固定端连接，将升压变压器T2的高压侧串联开关S闭合；
[0015]若Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY1，则另一相是指滞后于故障相120
°
的一相；若Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY11，则另一相是指超前于故障相120
°
的一相；
[0016]其中，保持升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
位于初始档位n
C
＝1，保护分接抽头K
B
悬空；
[0017]步骤2，延时预设长时间t；
[0018]步骤3，将升压变压器T2低压侧的保护分接抽头K
B
，调至与调压分接抽头K
C
所接档位一致n
B
＝n
C
；
[0019]步骤4，将升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
调节升高1个档位n
C
＝n
C
+1；
[0020]步骤5，断开保护分接抽头K
B
，记录配电网零序导纳幅值；
[0021]步骤6，判断n
C
＝N是否成立，若成立则跳转步骤7，若不成立则重复步骤3
‑
5；
[0022]步骤7，比较步骤5记录的N次配电网零序导纳幅值的变化量是否超过预设阈值：
[0023]若N次配电网零序导纳幅值的变化量均未超过预设阈值，首先将开关S断开，然后将升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
调至初始档位n
C
＝1，保护分接抽头K
B
悬空，断开Z型接地变压器T1低压侧与升压变压器T2之间的所有连接，配电网恢复正常运行；
[0024]否则，将升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
调至初始档位n
C
＝1，保护分接抽头K
B
悬空。
[0025]进一步地，配电网零序导纳幅值的变化量计算式为：预设阈值为0.2％；
[0026]式中，Y
0n
表示调压分接抽头K
C
处于档位n时的零序导纳幅值，Y
01
表示调压分接抽头K
C
处于档位1时的零序导纳幅值。
[0027]本专利技术还提供一种单相接地故障电流全补偿方法，应用于上述任一所述的单相接地故障电流全补偿装置，包括以下步骤：
[0028]步骤1，获取三相电源的故障相y，将Z型变压器T1低压侧的故障相与升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
连接，将Z型变压器T1低压侧的另一相与升压变压器T2低压侧固定
端连接，将升压变压器T2的高压侧串联开关S闭合；
[0029]若Z型接地变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相接地故障电流全补偿装置，其特征在于，包括：Z型接地变压器T1、升压变压器T2、接地导纳Y
n
；所述升压变压器T2的低压侧设有N个档位和用于调节档位的调压分接抽头K
C
、保护分接抽头K
B
；保护分接抽头K
B
的另一端经串联保护电阻R
B
后与调压分接抽头K
C
连接；所述Z型接地变压器T1的高压侧分别连接配电网的三相电源，中性点O串联接地导纳Y
n
后接地；Z型接地变压器T1低压侧的每相x＝a,b,c，根据故障相被控地与升压变压器T2的调压分接抽头K
C
连接，或者与升压变压器T2的低压侧固定端连接，或者悬空，使故障相电压小于熄弧电压；所述升压变压器T2的高压侧两端，通过串联开关S后并联于接地导纳Y
n
的两端；所述Z型接地变压器T1的高低压变比为N1:N2，升压变压器T2的变比为其中，n为调压分接抽头K
C
所接的档位。2.根据权利要求1所述的单相接地故障电流全补偿装置，其特征在于，所述Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY1或者ZNY11。3.根据权利要求1所述的单相接地故障电流全补偿装置，其特征在于，Z型接地变压器T1低压侧的每相x＝a,b,c，与升压变压器T2的调压分接抽头K
C
之间设置串联开关k
x1
，与升压变压器T2的低压侧固定端之间设置串联开关k
x2
。4.一种单相接地故障电流全补偿方法，其特征在于，应用于权利要求1
‑
3任一所述的单相接地故障电流全补偿装置，包括以下步骤：步骤1，获取三相电源的故障相y，将Z型变压器T1低压侧的故障相与升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
连接，将Z型变压器T1低压侧的另一相与升压变压器T2低压侧固定端连接，将升压变压器T2的高压侧串联开关S闭合；若Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY1，则另一相是指滞后于故障相120
°
的一相；若Z型接地变压器T1高压侧的接线形式为ZNY11，则另一相是指超前于故障相120
°
的一相；其中，保持升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
位于初始档位n
C
＝1，保护分接抽头K
B
悬空；步骤2，延时预设长时间t；步骤3，将升压变压器T2低压侧的保护分接抽头K
B
，调至与调压分接抽头K
C
所接档位一致n
B
＝n
C
；步骤4，将升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
调节升高1个档位n
C
＝n
C
+1；步骤5，断开保护分接抽头K
B
，记录配电网零序导纳幅值；步骤6，判断n
C
＝N是否成立，若成立则跳转步骤7，若不成立则重复步骤3
‑
5；步骤7，比较步骤5记录的N次配电网零序导纳幅值的变化量是否超过预设阈值：若N次配电网零序导纳幅值的变化量均未超过预设阈值，首先将开关S断开，然后将升压变压器T2低压侧的调压分接抽头K
C
调至初始档位n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥君，喻锟，刘战磊，李理，王沾，倪砚茹，曾家琛，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：