【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_8mb

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

本报告围绕配电系统中性点接地方式及接地故障处理技术展开，重点介绍了主动降压消弧原理、接地故障处理成套技术、实验测试结果及运行业绩。旨在解决传统“堵”与“切”方式带来的人身设备安全隐患和供电可靠性下降问题，提出一种主动干预、柔性调控的新型接地故障处理技术。

主要观点

1. 配电网故障问题严重

• 配电网结构复杂，易发生各类故障，如树枝挂电线、电线掉落起火、电缆起火等。
• 每年因触电死亡人数占各类事故死亡人数的10%，年均停电损失达上千亿元。
• 接地故障处理困难，尤其是高阻接地故障，可能持续数小时甚至数月，引发间歇性弧光故障和过电压。

2. 传统处理方式的不足

• “堵”：通过改变中性点接地方式，如消弧线圈接地或中性点电阻接地，但被动消弧方式无法抑制间歇性弧光故障，易引发过电压和人身设备安全隐患。
• “切”：采用小电阻接地，虽能快速切除故障，但灵敏度低，对高阻故障无能为力，且跳闸率高，影响供电可靠性。

3. 主动降压消弧原理

• 主动降压消弧：通过外加零序电压源，主动调控故障相电压，使其低于电弧重燃电压，从而彻底熄灭电弧。
• 该技术将消弧问题转化为电压控制问题，实现开环控制，控制范围宽，易于实现。

4. 接地故障处理成套技术

• JKDL-500接地故障消弧与选线保护装置：包括高阻接地故障检测、故障相主动降压消弧、接地故障选线跳闸、故障行波准确定位。
• 柔性接地技术：统一了中性点接地方式，可灵活调控中性点接地阻抗，实现全补偿，包括无功、有功和谐波电流。

5. 高灵敏度故障选线技术

• 采用零序导纳、介损、高频信号、行波等新型故障特征信息，提升选线灵敏度和可靠性。
• 无整定保护方法：基于聚类分析和多维特征向量空间，实现故障精准识别。

6. 故障定位技术

• 提出故障电压行波定位技术，利用光速传播特性，实现快速定位。
• 基于芯片的故障定位系统：高灵敏度、小体积、低功耗，适用于配电网，且已应用于**“互联网+”平台**。

7. 工程应用与实验验证

• 1:1真型试验场：在长沙理工大学和国网漯河试验场进行实验验证，证明主动降压消弧技术的可行性与实用性。
• JKDL-500装置：已成功应用于南方电网和国家电网，实现30%电缆故障不停电恢复，有效提升供电可靠性和安全性。

关键信息

技术优势

• 柔性接地技术：可灵活实现不接地、消弧线圈接地、电阻接地、消弧线圈并电阻接地等多种接地方式。
• 主动降压消弧：控制裕度大，控制简单，实现故障相电压控制，有效抑制间隙性弧光故障和过电压。
• 全补偿：可补偿故障全电流（包括无功、有功和谐波电流），实现100%瞬时故障消弧。
• 不停电恢复：通过降压消弧，实现电缆线路30%故障的不停电恢复，提升供电连续性。

技术突破

• 国内外首次实现：对地电容、电阻、介损的在线测量，测量误差小于1.5%。
• 高灵敏度选线：低阻故障选线正确率100%，高阻故障选线正确率98%以上。
• 故障定位精度：误差小于20米，实现快速、准确的故障定位。

工程应用

• 南方电网某市变电站：自2018年运行以来，表现良好。
• 国网杭州某变电站：自2019年6月运行，实现220ms内完成补偿，保障人身设备安全。

技术难点与解决方案

成果与专利

• 2010年湖南省技术发明一等奖：提出主动消弧原理。
• 2011年国家发明专利授权：配电网接地故障消弧与保护方法。
• 2017年国家发明专利授权：非有效接地系统接地故障相主动降压安全运行方法。
• 2019年国家发明专利授权：非有效接地系统接地故障排除措施的安全运行方法。
• 国家发明二等奖：输电网故障电压行波定位技术。

技术比较

总结

曾祥君教授团队提出的主动降压消弧技术，在配电网安全与可靠性方面取得了显著进展，解决了传统“堵”与“切”方式的不足。该技术通过外加零序电压源，实现故障相电压控制，有效抑制间歇性弧光故障和过电压，并结合高灵敏度选线与故障行波定位，实现快速、准确、不停电的故障处理。相关技术已获得多项国家发明专利，并在多个地区实现工程应用，表现出良好的兼容性和运行效果。