【长沙理工大学】配电系统中性点柔性接地与降压消弧理论技术_1__60页_14mb

报告摘要

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柔性接地与降压消弧技术展开，旨在解决配电网接地故障处理难题，提高供电可靠性与安全性。通过主动干预方式，实现对故障点电压的控制，从而有效消除电弧，防止过电压，并实现不停电故障处理。

主要观点

背景与意义
- 配电网结构复杂，易发生各类故障，尤其是高阻接地故障，对人身设备安全构成严重威胁。
- 现有技术主要采用“堵”和“切”方式，但存在供电可靠性低、安全隐患大等问题。
- 本技术基于主动降压消弧原理，实现了对故障点电压的精准控制，从根本上解决了间隙性弧光故障和过电压问题。
主动降压消弧原理
- 接地故障等效为一可变击穿电压放电间隙与一可变电阻串联。
- 通过外加零序电压源，调控中性点位移电压，使故障相电压低于电弧重燃电压，实现电弧熄灭。
- 采用电力电子装置，灵活调控中性点接地阻抗，实现对故障电流和电压的统一补偿。
接地故障处理成套技术
- 包括：高阻接地故障检测装置、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。
- 实现故障电流全补偿，理论瞬时故障消弧率达100%。
- 针对不同接地方式，提出“主动干预消弧技术”与“柔性接地技术”相结合的方案，提高配电网运行安全性与可靠性。
实验测试结果及运行业绩
- 通过1:1真型10kV配电网实验室与国网漯河真型试验场进行验证，实验结果表明装置能够有效控制故障点电压，实现可靠、精确的电弧熄灭。
- 在实际运行中，装置表现良好，实现了对高阻接地故障的高灵敏度选线与准确定位。
- 选线准确率高：低阻故障选线正确率100%，高阻故障选线正确率98%，超高阻故障选线正确率95%，特高阻故障选线正确率90%。
- 故障定位误差小于60米，满足实际运行需求。

关键信息

技术优势
- 直接控制零序电压，解决三相不平衡电压和铁磁谐振过电压问题。
- 补偿故障全电流（无功、有功和谐波电流），提升故障消弧能力。
- 实现不停电故障处理，保障供电可靠性。
- 采用电力电子装置，控制复杂但效果显著，装置成熟度高。
创新点
- 首次提出故障相主动降压消弧理论，获国家发明专利授权。
- 实现对地电容、电阻、介损等参数的在线测量，提高接地故障识别能力。
- 发明了基于行波的故障定位技术，提高故障检测精度。
- 开发了基于“互联网+”的故障行波定位平台，实现远程监控与快速响应。
工程应用
- 该装置已应用于南方电网某市变电站及杭州某变电站，运行效果良好。
- 通过灵活调控中性点电压，实现故障点电压控制，降低跨步电压风险。
- 实现故障电流全补偿，提高配电网抗雷抗浪涌能力。

技术难点与解决方案

技术难点	解决方案
高阻接地故障电流小，不稳定	采用零序导纳、介损、高频信号、行波等新型故障特征信息选线
选线保护装置测量精度低	改进零序电流互感器变比，采用时频多尺度信息融合处理
故障行波检测难度大	发明高灵敏度、小体积、低功耗的暂态电流芯片传感器
现有消弧线圈无法准确调谐	注入信号谐振测量技术，实现对地电容、电阻、介损的高精度测量

技术成果

发明专利
- ZL201110096012.2：一种配电网接地故障消弧和保护方法，获国家发明专利授权。
- ZL201710544878.8：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。
- ZL201710550400.3：非有效接地系统接地故障柜主动降压安全处理方法，获国家发明专利授权。
奖项与认可
- 2010年湖南省技术发明一等奖。
- 2018年获国家发明二等奖。
- 发表多篇高被引论文，包括《中国电机工程学报》3篇，《IEEE Transactions on Industrial Electronics》2篇。

技术应用

装置组成
- 电压源屏：通过单相变压器接入中性点，迅速调控中性点电压。
- 选线及消弧控制屏：实现故障选线、跳闸、消弧等综合控制。
- 注入变压器：从电压互感器二次侧或无功补偿电容器中性点注入信号，实现对地参数测量。
运行方式
- 正常运行时，采用中性点单相注入变压器二次侧并联电阻，抑制位移电压。
- 故障发生时，投入并联电容，主动降低故障相电压，实现电弧熄灭。
- 延时5秒检测故障是否消除，若未消除，发报警或跳闸信号。