中压电网系统中自动调谐消弧线圈的应用现状及发展趋势

随着系统电容电流的不断增大,越来越多的中压电网采用谐振接地方式。谐振接地方式有效地抑制了单相接地故障电弧的重燃和弧光过电压的发生,电网运行可靠性得到了很大提高。对目前国内外应用较多的几种消弧线圈进行了分析,阐述了其原理及特点,在此基础上列举了消弧线圈的典型应用实例,并分析了自动调谐消弧线圈的发展趋势。     

谐振接地系统单相接地故障选线的优化及仿真

当谐振接地系统发生单相接地故障时,若消弧线圈可调至全补偿状态,接地电容电流将得到充分补偿,有利于接地电弧熄灭和故障相电压的恢复.如继而瞬时投入并联电阻,不但能消除可能产生的串联谐振过电压,而且能够实现快速、准确地选择出故障线路.介绍了10 kV配电网中性点经可调消弧线圈接地系统发生单相接地故障瞬时并联电阻的仿真模型的建...     

自动调谐消弧线圈投入引起谐振过电压的原因

瞬时性单相接地故障发生时,可利用消弧线圈实现快速补偿电容电流而自动灭弧,以降低单相接地过电压。但是若自动调谐消弧线圈与系统配合不当,自动调谐消弧线圈在投入时易发生谐振过电压。通过2起典型故障分析,由于消弧线圈投入时系统中性点位移电压超过了自动调谐消弧线圈接地告警整定值,装置判断为接地进行消弧线圈补偿,此时消弧线圈感抗与系统容抗匹配引起谐振过电压。     

配电网消弧线圈自动跟踪补偿装置的初步设计与仿真研究

我国3～66kV配电网一般为中性点不接地系统,近几年随着城市电网改造,越来越多的电缆线路代替架空线路,线路对地电容增大。当电网的单相接地电流大于一定值时,接地电弧不容易自行熄灭,使故障扩大,此时采用中性点经消弧线圈接地方式。消弧线圈可以补偿电网的单相接地电容电流以及减缓弧隙恢复电压上升速度,保证电弧可靠熄灭。本文针对10kV配电网设计消弧线圈自动跟踪补偿装置,采用晶闸管投切电容式(TSC)的调谐原理,并在传统设计的基础上改进设计。最后,利用PSCAD/EMTDC软件对中性点经消弧线圈接地系统的各种状态(包括正常运行和单相接地故障)进行仿真,对本文的设计进行了验证,证明了其可行性与可靠性。     

基于磁通控制消弧线圈的注入式选线新方法

提出了一种谐振注入式接地故障选线新方法,可用于谐振接地系统单相接地故障选线。该选线方法充分利用了基于磁通控制消弧线圈的运行特点以及谐振频率电流能够突出故障信息的特点,可注入较大幅值的谐振频率电流以增强故障信息。其原理是在接地故障发生前后分别通过消弧线圈二次侧的逆变器注入相同的谐振频率电流,对电力系统零序参数形成2次快照,采用比值法及增补判据对2次快照的电流值、电压值进行分析,判定不满足相关判据的回路为故障线路。理论研究及仿真证实,该方法可以在消弧线圈补偿的同时进行选线,可以有效地检测高、低阻接地故障。     

中压电网的内部过电压和中性点接地方式

文中对中压电网的主要内部过电压：电弧接地过电压、谐振过电压以及电网带单相接地故障的状态下切断空载线路时的过电压等进行了理论联系实际的分析论证。在此基础上,就绝缘水平、效益投资比等问题,阐述了中压电网采用中性点经消弧线圈接地（谐振接地）的合理性。中电网的中性点接地方式实际上是个综合性的技术问题。由于谐振接地方式限制了电网的单相接地故障电流,因此能较好地满足当代负荷特性变化的需要。     

10kV配电网扫频法测量电容电流有效性分析

针对新疆配电网为减弱单相接地故障时电容电流的危害而装设消弧线圈较多的现状,介绍了基于谐振原理的扫频法测量电容电流,此法只需选定电网一个消弧线圈低压侧进行测量,简单方便。实际测试乌鲁木齐市骑马山变电站10kV母线电容电流,并对其不同频率电流信号注入下消弧线圈的电压波形进行仿真,判断出谐振频率,计算脱谐度。比较测试值与实际值,验证了该测量方法的准确性以及在新疆电网中测量的有效性。     

消弧线圈在河南油田6～35kV电网中的应用

为总结消弧线圈在河南油田电网中应用的经验,介绍了小电流接地方式的优缺点、河南油田6~35 kV电网的接地方式和消弧线圈的作用,从减小单相接地时故障点的电容电流,减少线路跳闸次数,限制单相接地故障电流的危害性,保护电网中的电缆设施以及改变谐振回路参数,消除变电站因TV参数变化引起的电网铁磁谐振等方面,举例说明了其在6~35kV电网不同系统中发挥的有效作用。     

配电网中性点接地方式的仿真分析

为了减小线路单相接地故障下的接地电流,限制电弧接地过电压的幅值,实现故障选线。本文提出了采用中性点经消弧线圈并联大电阻的接地方式,并基于Matlab的Simulink仿真环境,对10kV配电网三种接地方式下的单相接地故障进行了仿真比较。仿真结果表明中性点经消弧线圈并联大电阻接地的方式可以有效抑制故障电流,是一种理想的接地运行方式。     

谐振接地系统单相接地故障区段定位方法

针对配电网因分支多、接地故障电阻大导致的单相接地故障定位问题,提出一种针对谐振接地系统的单相接地故障区段带电定位方法.该方法在故障发生后调节消弧线圈的补偿电流,利用调节前后线路上多个馈线终端单元(FTU)测量到的零序电流变化量信息确定故障区段.提出了单相经过渡电阻接地时,将零序电流按零序电压进行折算的方法,从而解决了调节消弧线圈后零序电压发生变化的问题.现场试验对该方法进行了验证,表明该方法能够满足实用要求.     

基于同步量测的谐振接地系统高阻接地故障区段暂态定位

谐振接地系统高阻接地故障发生概率较大,检测难度高,现有暂态分析及暂态区段定位方法不适合用于高阻接地故障。利用消弧线圈与系统对地电容间并联谐振的独特作用,分析了谐振接地系统高阻接地故障暂态零序电流与暂态零序电压的变化规律。研究发现,故障点下游各检测点暂态电流与暂态电压近似正交,而故障点上游检测点暂态电流还包含了与暂态电压成正比例的故障点暂态电流。利用同步量测单元采集的故障信息,计算各检测点暂态电流在暂态电压上的投影,若相邻检测点暂态电流投影分量之差超过一预设门槛,则该区段为故障区段,否则最末检测点下游区段为故障区段。所述方法完善了小电流接地故障暂态分析与暂态区段定位技术,数字仿真验证了该方法的可行性。     

谐振接地电网单相接地故障选线的研究

为解决小电流接地系统单相接地选线中谐振接地电网的单相接地选线问题和现场应用中现有方法存在的选线不准确问题,在详细分析补偿电网零序测量电流分布后将消弧线圈补偿电流融入小电流接地选线计算和判断中,提出了一种新的针对谐振接地电网的、基于单相接地故障工频稳态量分析的小电流接地选线算法。EMTP仿真分析显示该算法具有较高的保护裕度。初步挂网运行试验也证明了该方法具有较高的选线准确性。     

基于重构误差及多尺度交叉样本熵的谐振接地系统故障选线

针对大量应用电缆线路导致的谐振接地系统单相接地故障时选线正确率下降的问题,提出一种基于计算馈线暂态零序电流重构误差及其低频分量多尺度交叉样本熵的故障选线方法。谐振接地系统单相接地故障时由于消弧线圈补偿作用,故障线路暂态零序电流相位、周期变化均与健全线路不同。利用相位变化不同,通过同步挤压小波逆变换对暂态零序电流进行重构并计算误差。利用周期变化不同计算暂态零序电流低频分量多尺度交叉样本熵。重构误差、交叉样本熵之和均为最大值的线路即为故障线路。大量仿真结果证明,该方法受不同故障条件影响较小,可靠性高,抗干扰性强。     

基于概率分析的高阻接地故障检测新方法

针对配电网系统的单相高阻接地故障,提出一种基于概率分析的故障检测与定位方法。该方法适用于零序不接地或经消弧线圈接地系统,利用数据采集系统采集到的零序电压和各线路零序电流的变化,进行各线路故障概率计算,在最大故障概率条件下进行故障定位。算法简洁有效,现场实测数据证明了该算法的正确性和实用性。     

一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法

文中针对中性点经消弧线圈接地引起故障电流微弱,故障特征不明显,导致谐振接地系统发生单相接地故障时选线速度慢、选线困难等问题,提出了一种基于图像的配电网单相接地故障选线方法。该方法获取各馈线故障零序电流,通过连续小波变换(CWT)得到CWT系数矩阵,将系数矩阵生成RGB图像;然后,通过感知哈希算法计算正常馈线与故障馈线生成RGB图像之间的汉明距离,以汉明距离判断各RGB图像之间的差异,进而确定故障馈线;最后,对比了基于皮尔逊相关系数选线方法和基于EMD分解零序电流高频分量选线方法,结果表明所提方法应用于谐振接地系统中选线速度快,且不受故障电阻、故障位置、故障初始相角等因素的影响。     

小电流接地系统单相接地电流安全测量方法

小电流接地系统单相接地电流的大小对供、配电网运行的安全性和可靠性有很大影响。介绍了一种简单、易实施、测量精度高的小电流接地系统单相接地电流的测量方法。通过将任一相经电阻接地,测得经电阻接地的接地电流值、相电压值和零序电压值,便可以方便地计算出电网的单相接地电流值。用这种方法不仅可以方便地测出单相接地电流的大小,还可以区分出单相接地电流的有功分量和无功分量,其无功分量是容性的还是感性的。现场测量结果证实了该方法的有效性。     

配电网单相接地电弧建模及仿真分析研究

为选择有效的配电网接地消弧措施及选线方法,有必要进行电弧建模及仿真研究。给出Cassie、Mayr、Schwarz、控制论等四种电弧模型的数学方程,其中Mayr、Schwarz、控制论等三种电弧模型适合描述接地电流较小的电弧的故障特征。建立Schwarz和控制论电弧仿真模型,并利用电弧特性测试电路对这两种模型做仿真对比分析。控制论模型因能直接设置弧长,直观地反映配电线路故障拉弧情况,更适用于谐振接地系统单相弧光接地故障仿真研究。采用ATP-EMTP软件建立谐振接地系统模型和控制论电弧模型,分析了不同电弧长度对电弧阻抗、接地电弧稳态和暂态特性的影响。仿真结果表明,利用控制论电弧模型可较直观且准确地仿真谐振接地系统弧光接地故障。     

基于电流融合的单相接地故障选线方法研究

分析自动跟踪补偿消弧线圈接地电网的零序测量电流分布规律。自动补偿消弧线圈接地电网由于消弧线圈补偿电流的加入,使故障馈出线的零序测量电流的相位和幅值发生变化,使直接利用基波零序电流的选线方法很难真正实现。针对自动补偿电网的特点,将零序测量电流与消弧线圈补偿电流融合作为小电流接地故障选线的计算判据,提出一种新的针对补偿电网的单相接地故障选线方法。     

基于偏磁消弧线圈的综合增量法单相接地保护

分析了补偿电网单相经电阻接地的现象，利用消弧线圈电感变化前后的系统零序电压和零序电流定义了零序电流综合增量概念。给出了零序电压、零序电流和综合增量的向量图及不同接地电阻下向量的变化轨迹。建立了综合增量与补偿电流变化前零序电压百分数和补偿电流变化量之间的关系，构建了零序电流综合增量法接地选线判据。介绍了基于上述原理的接地选线装置的硬件结构及软件流程。设计了带自检线圈的零序电流互感器和自检及误差矫正单元。样机经现场运行表明选线准确、可靠。     

大型水轮发电机中性点消弧线圈接地暂态分析

为准确分析计算定子绕组接地间歇弧光过电压以及故障电流，分析发电机中性点消弧线圈接地的规律，文中采用准分布电容参数的多回路模型对三峡1台700 MW的大型水轮发电机进行计算。该模型将定子绕组划分成多个单元电路，计及气隙磁场谐波以及定子绕组分布电容的影响。结果表明，发电机中性点采用消弧线圈接地方式下，定子单相接地时，适当增加阻尼率可以有效地抑制电压熄弧恢复过程中的超调量，从而限制重燃暂态过电压；选择较小的脱谐度可以有效地补偿电容电流的基波分量，可大大减小故障电流，但故障电流中的3次谐波难以削弱。另外，频率偏移可引起较大的暂态过电压。