长沙理工大学：2024配电系统中性点柔性接地与降压消弧理论技术报告_61页_7mb

配电系统中性点柔性接地与降压消弧理论技术总结

核心内容

本报告主要介绍配电系统中性点柔性接地与降压消弧技术的研究成果，包括其背景、原理、成套技术及实验测试结果。该技术旨在解决配电网中接地故障处理难题，提升供电可靠性和安全性，符合国家电网公司对配电网智能化和安全运行的要求。

主要观点

• 背景与意义
  配电网结构复杂，接地故障频发，传统“堵”和“切”方法存在诸多问题。如被动电流消弧难以抑制间歇性弧光故障，小电阻接地方式虽能快速切除故障，但跳闸率高，影响供电可靠性。

• 主动降压消弧原理
  主动调控故障相电压，使其低于电弧重燃电压，实现故障电流的消除。通过外加零序电源，控制中性点位移电压，从而有效抑制过电压和间隙性弧光故障。

• 接地故障处理成套技术
  研发了JKDL-500接地故障消弧与选线保护成套装置，包括：

  • 20kΩ高阻接地故障检测装置；
  • 接地故障相主动降压消弧装置；
  • 接地故障选线跳闸装置；
  • 故障行波准确定位装置。

  该装置能够实现故障相电压的精确控制，解决传统方法在故障检测、选线、消弧和定位方面的不足。

• 实验测试结果及运行业绩
  通过1:1真型试验场和实际工程应用验证，该技术能够实现：

  • 故障点电压抑制到接近于零，有效消除电弧；
  • 选线准确率高，低阻故障选线准确率100%，高阻故障选线准确率95%；
  • 补偿响应时间短，低阻故障响应时间不超过150ms，高阻故障响应时间不超过350ms；
  • 实现不停电重合闸，对可恢复性绝缘故障提供安全处理手段。

关键信息

技术优势

• 柔性接地技术：通过电力电子装置灵活调控中性点接地阻抗，实现多种接地方式的统一。
• 主动降压消弧：通过调控中性点电压，实现对故障点的电压控制，从而彻底熄灭电弧，防止过电压。
• 高灵敏度故障选线：采用多维故障特征信息融合技术，如谐振测量参数、负序电流、零序导纳等，提高选线精度。
• 行波定位技术：基于故障电压行波的快速传播特性，实现高精度故障定位，误差小于60米。

技术难点与解决方案

• 高阻故障检测难：传统方法难以准确检测高阻故障，本技术通过注入信号谐振测量实现对地电容、电阻、介损等参数的在线测量，提升检测精度。
• 故障电流控制复杂：采用电力电子设备调控零序电压和电流，实现全电流补偿，控制复杂但效果显著。
• 设备成本高：通过非电力电子设备实现电压调控，降低成本并提高装置的成熟度和推广性。

成果与专利

• 专利成果：
  • ZL20110006701.2：配电网接地故障消弧和保护方法，获国家发明专利授权。
  • ZL201710544978.8：非有效接地系统接地故障相主动降压安全运行方法，获国家发明专利授权。
• 论文成果：
  • 在《中国电机工程学报》和《IEEE Transactions on Industrial Electronics》发表系列论文，入选“电力工业学科高被引论文TOP100”。

技术应用

• 设备应用：
  • 电压源屏：调控中性点电压，实现故障相电压的主动降低。
  • 选线及消弧控制屏：具备故障选线、跳闸、消弧控制等功能。
  • 注入变压器：将外加电压源注入中性点，实现灵活调控。
• 工程应用：
  • 2018年3月在南方电网某变电站运行，表现良好。
  • 2019年6月在杭州某变电站运行，实现故障点电压控制和故障快速处理。

接地方式对比

运行与测试

• 实验平台：建设了1:1真型10kV配电网实验室，用于验证柔性接地技术。
• 实验结果：通过实验验证，装置能有效控制故障点电压，实现故障电流的消除，保障人身设备安全。
• 应用效果：装置在实际运行中表现良好，实现了对配电网的高效、安全运行，降低了停电事故的发生率。

总结

本技术通过主动降压消弧和柔性接地方式，有效解决了配电网接地故障处理难题，提升了供电可靠性和安全性。通过专利、论文及实验平台的建设，进一步推动了该技术的工程应用和推广，符合国家电网公司对配电网智能化发展的需求。