一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法，涉及配电网树线放电故障电流转移消弧技术领域，解决了现有缺乏配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，无法测量消弧响应速度的问题，其技术方案要点是：包括依次连接的升压变压器、三相配电线路和电压互感器，三相配电线路还与可调电容器连接，三相配电线路的下方设置升降平台，升降平台包括具有一端开口的金属外壳，金属外壳底部连接升降机，金属外壳内部设置故障模拟件，金属外壳通过采样电阻导地，三相配电线路的故障相通过开关柜接地；提供故障电流转移消弧的实验平台。验平台。验平台。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法


[0001]本专利技术涉及配电网树线放电故障电流转移消弧
，更具体地说，它涉及一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法。

技术介绍

[0002]10kV配电线路架空线有时需要跨过山林区域，受外部因素(如雷击、大风等)的影响，架空线可能会与较高的树枝枝干间发生放电。由于树枝的电阻率高，体积大，因此会构成线路的单相高阻接地故障。穿越山林的配电网一般为中性点不接地系统，发生单相高阻接地故障后，为了保证供电可靠性单相接地故障发生后允许系统继续运行一段时间。但由于线路分布电容的存在，故障点有容性电流在到导线和大地之间连通，长时间运行可能形成电弧，损毁设备，造成山火。因此，在配电网线路发生树线放电故障时，必须采取有效的消弧措施以避免诱发山火事故。
[0003]目前最具代表性的消弧措施为消弧线圈和故障电流转移消弧装置。消弧线圈是目前在配电网中广泛应用的一种消弧设备，可以通过产生感性电流补偿线路中的容性电流实现故障点消弧。当发生单相接地短路故障时，此时在消弧线圈上加上了故障相电压，产生感性电流并且注入系统。相位恰好与对地电容电流的相位相反，因此会在接地处相互抵消，选用合适的消弧线圈可以让接地电流降低到很小甚至为零，从而加快电弧熄灭。然而，考虑到系统负荷增长和电网发展规划，消弧线圈通常运行在过补偿状态，消弧线圈的过补偿使故障点存在感性电流，仍可能引发电弧。此外，消弧线圈补偿残流与中性点位移电压、谐振过电压问题等之间的矛盾也难以解决，因此，传统的消弧线圈补偿方式仍存在较多问题。针对配电网消弧问题，科研人员研发了多种新型消弧线圈，能够实现良好的消弧效果。然而上述装置大多成本高昂，控制策略复杂，难以在山林地区进行大规模推广应用。
[0004]近年来，通过消弧柜实现故障电流转移消弧的技术思路得到了充分关注。消弧柜是利用母线处人为制造的一条金属性接地支路对故障点进行旁路，将弧光接地转化为金属性接地，使故障点的容性电流经人为构造的金属性接地回路入地，从而实现故障点消弧。该方案原理简单、响应速度快、可操作性强、所需设备少，适合大范围推广应用。此外，该方案需要保证人为构造的金属性接地回路阻抗远小于故障阻抗，恰好适用于过渡电阻较高的树线放电故障情形，因此，通过消弧柜实现故障电流转移消弧能够有效解决配电网树线放电故障消弧问题。
[0005]然而，现有关于消弧柜的研究大多采用仿真手段在理论层面进行分析，实验研究较少；目前也尚未有将消弧柜直接应用于树线放电故障消弧情形的实验研究；此外，在实际应用中，为避免树线放电故障电弧引发山火，消弧的响应速度也是需要着重研究的问题之一，现有的模型仿真难以研究消弧的响应速度。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法，通
过搭建配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台提供故障电流转移消弧的实验平台，基于实验平台的实验方法，可以研究消弧的相应速度及效果。
[0007]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：包括依次连接的升压变压器、三相配电线路和电压互感器，所述三相配电线路还与可调电容器连接，所述三相配电线路的下方设置升降平台，所述升降平台包括具有一端开口的金属外壳，所述金属外壳底部连接升降机，所述金属外壳内部设置故障模拟件，所述金属外壳通过采样电阻导地，所述三相配电线路的故障相通过开关柜接地。
[0008]采用上述技术方案，升压变压器对整个线路供电，可调电容器调整线路对地容性电流，模拟实际长距离三相配电线路，电压互感器便于测量线路电压，三相配电线路下方的升降平台模拟故障情形，三相配电线路的故障相通过开关柜接地，模拟故障电流转移情形，实验时可以通过调整可调电容器和故障模拟件，完成多种故障情形的实验测试。
[0009]进一步的，所述采样电阻的高压侧接入示波器，测量故障点电流波形；所述电压互感器的二次侧接入示波器，测量线路电压波形；所述开关柜内置开关柜互感器，所述开关柜互感器的二次侧通过开关柜采样电阻接入示波器，测量转移回路电流波形。
[0010]进一步的，所述故障模拟件包括土壤和插于所述土壤的树枝。
[0011]进一步的，所述三相配电线路的电压为10kV。
[0012]进一步的，所述电压互感器的变比为10:0.1。
[0013]本申请另一方面还提供一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验方法，基于上述的配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，具体包括以下步骤：
[0014]S1、获取故障模拟件接地前的阻抗；
[0015]S2、将升降平台升高至所述故障模拟件搭接在三相配电线路的故障相，接通三相配电线路，调节可调电容器组，模拟故障；故障稳定后，发出脉冲信号控制开关柜合闸，模拟故障电流转移；通过示波器记录线路电压、故障点电流和转移回路电流的波形；
[0016]S3、待故障电流转移完成后，切断三相配电线路，实验结束。
[0017]采用上述技术方案，通过示波器记录的线路电压、故障点电流以及转移回路电流的波形来确定消弧相应速度及效果，脉冲信号发出后开关柜合闸，进行故障电流转移消弧，消弧完成时，故障点电流、故障相电压明显减小，可以通过示波器观察从脉冲信号发出时刻至故障点电流/故障相电压明显减小所用时间，从而确定故障电流转移消弧的响应速度，观察故障电流转移完成后的示波器的波形也可以确定故障电流转移消弧的效果。
[0018]进一步的，所述S2还包括：通过摄像机拍摄故障电流转移前后的故障点放电情形。
[0019]进一步的，所述摄像机包括高速摄像机和红外摄像机。
[0020]采用上述技术方案，高速摄像机可以捕捉故障发生的瞬间以及故障电流转移消弧的消弧瞬间，红外摄像机可以捕捉故障发生时的热量以及故障电流转移消弧后的热量，便于更为直观的确定消弧效果。
[0021]进一步的，所述示波器记录的波形均以脉冲信号发出时刻为起始时刻。
[0022]采用上述技术方案，可以直接从t＝0s时刻开始观察故障点电流明显减小所用的时间，即为故障电流转移消弧的响应时间。
[0023]进一步的，还包括：S4、改变故障模拟件的阻抗或可调电容器注入的电容电流，重复步骤S1
‑
S3，进行单一变量控制实验，控制获得多组所述线路电压、故障点电流和转移回
路电流的波形。
[0024]采用上述技术方案，将故障模拟件的阻抗和可调电容器作为变量，进行单一变量控制实验，可以研究故障模拟件不同阻抗时，消弧的响应速度及效果，线路对地容性电流不同时，消弧的响应速度及效果。
[0025]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：本申请一方面提供了一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，相较于现有的模拟仿真而言，可以更为真实的研究故障电流转移消弧的效果；本申请另一方面还提供了一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验方法，通过示波器测量线路电压、故障点电流和转移回路电流的波形，可以确定故障电流转移消弧的响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，其特征在于，包括：依次连接的升压变压器、三相配电线路和电压互感器，所述三相配电线路还与可调电容器连接；所述三相配电线路的下方设置升降平台，所述升降平台包括具有一端开口的金属外壳，所述金属外壳底部连接升降机，所述金属外壳内部设置故障模拟件，所述金属外壳通过采样电阻导地，所述三相配电线路的故障相通过开关柜接地。2.根据权利要求1所述的一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，其特征在于，所述采样电阻的高压侧接入示波器，测量故障点电流波形；所述电压互感器的二次侧接入示波器，测量线路电压波形；所述开关柜内置开关柜互感器，所述开关柜互感器的二次侧通过开关柜采样电阻接入示波器，测量转移回路电流波形。3.根据权利要求2所述的一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法，其特征在于，所述故障模拟件包括土壤和插于所述土壤的树枝。4.根据权利要求2所述的一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台，其特征在于，所述三相配电线路的电压为10kV。5.根据权利要求3所述的一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验平台及方法，其特征在于，所述电压互感器的变比为10:0.1。6.一种配电网树线放电故障电流转移消弧实验方法，其特征在于，基于权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵福平，范松海，宁鑫，韩晓言，张星海，李擎宇，付峥争，尚豪，冀一玮，宁文军，赵莉华，黄小龙，曾德华，陈展，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：