电力系统技术领域基于单相接地故障的电流控制(电力系统发生单相接地有什么现象)

导语：电力系统技术领域，基于单相接地故障的电流全补偿方法及系统

电网中性点接地是指三相交流电力系统中中性点与大地之间的电气连接，即中性点电位固定为地电位。电力系统根据中性点是否有效接地划分为大电流接地系统，即中性点有效接地系统，以及小电流接地系统，即中性点非有效接地系统。在小电流接地系统中，当发生单相接地故障时，由于中性点非有效接地，故障点不会产生大的短路电流，因此能够允许电力系统在短时间内带故障运行，进而电力系统能够减少用户停电时间，提高供电可靠性。

小电流接地系统包括中性点经小电阻接地和中性点经消弧线圈接地。中性点经小电阻接地能够利用很大的故障电流启动线路保护装置，同时还能够利用继电保护的灵敏性、速动性快速切除故障线路，进而显著降低人身触电概率。但中性点经小电阻接地对配电网的供电可靠性有较大影响，特别是架空网络和混合网络。中性点经消弧线圈接地能够有效补偿电力系统的对地电容电流，降低弧隙电压恢复速度，提高弧隙绝缘强度，防止电弧重燃造间歇性接电压，避免电弧造成的事故扩大，因而，中性点经消弧线圈接地为目前应用较为广泛的一种接地方式。但随着电力电缆的广泛应用，配电网的对地电容电流显著增加，中性点经消弧线圈接地方式不能补偿有功电流分量以及谐波电流分量。

针对上述问题，提出两种解决方案，即故障相转移接地方式和全补偿故障消弧方式。对于故障相转移接地方式，通过故障相投入人为的金属性接地点能够避免由故障点不稳定的弧光接地所引起的过电压问题，进而能够降低人身触电伤亡事故。故障相转移接地方式存在故障电流的分流效果受过渡电阻影响的问题，且故障电流的转移效果较差。另外，故障相转移接地方式还存在故障点电压受负荷电流影响的问题。当发生单相接地故障时，故障点会产生几百伏的电压，不能保证人身安全。对于全补偿故障消弧方式，在监测电力系统网络参数、故障线路零序电流等过程中，通过有源补偿装置补偿故障电流中的谐波分量、有功分量以及剩余的无功分量。但全补偿故障消弧方式不能消除接地残流中的有功分量和高频谐波分量，进而不能实现对电力系统零序电容电流的准确补偿。另外，全补偿故障消弧方式无法直接测量故障电流，只能通过很复杂的算法进行间接性计算得到，因此，全补偿故障消弧方式无法直接检测和作为判断依据。

问题拆分

当零序电压不位于预设电压值范围内时，即发生单相接地故障为瞬时性接地时，通过对高阻接地识别具有高灵敏性的消弧线圈装置补偿接地电容电流。当零序电压位于预设电压值范围内时，即发生单相接地故障为非瞬时性接地时，将与故障相相连接的故障相转移接地装置中的断路器闭合，实现故障电流转为接地电流，进而通过有偿补偿装置输出全补偿的故障残流。将故障电流转为接地电流还能够将接地电流作为有偿补偿装置进行跟踪补偿的信号，为有偿补偿装置的补偿效果提供判断依据。另外，接地电流能够通过测量确定，且测量简便，无需复杂计算，从而能够保证补偿快速、准确，提高补偿精度，屏蔽故障点。

问题解决

本发明一种基于单相接地故障的电流全补偿方法，包括：

[0007] 实时获取三相输电线的母线电压、零序电流和零序电压；

[0008] 判断所述零序电压是否位于预设电压值范围内；

[0009] 若不位于，则消弧线圈装置补偿接地电容电流；

[0010] 若位于，则记录所述零序电压位于所述预设电压值范围内的时间；

[0011] 根据所述母线电压确定发生单相接地故障的三相输电线为故障相输电线；

[0012] 根据所述时间判断接地类型，所述接地类型包括瞬时性接地和非瞬时性接地；

[0013] 若所述接地类型为所述非瞬时性接地，则控制装置发出故障相转移指令，以使故障相转移接地装置控制所述故障相输电线接地，有偿补偿装置输出全补偿的故障残流。

[0014] 优选地，所述消弧线圈装置补偿接地电容电流包括：

[0015] 根据所述零序电流和消弧线圈装置的电抗确定系统的接地电容电流；

[0016] 判断所述消弧线圈装置输出的电感电流与所述电容电流的差值是否小于或等于预设差值，所述电感电流大于所述电容电流；

[0017] 若所述电感电流与所述电容电流的差值大于所述预设差值，则调整所述消弧线圈装置输出的电感电流，以使所述电感电流与所述电容电流的差值小于或等于所述预设差值，且所述电感电流大于所述电容电流。

[0018] 优选地，根据所述时间判断接地类型包括：

[0019] 判断记录的所述时间是否小于预设时间；

[0020] 若大于或等于，则所述接地类型为非瞬时性接地。

[0021] 优选地，根据所述母线电压确定发生单相接地故障的三相输电线为故障相输电线包括：

[0022] 比较所述三相输电线对应的所述母线电压的大小，确定电压值最小的所述母线电压对应的所述三相输电线为故障相输电线。

[0023] 优选地，所述故障相转移接地装置控制所述故障相输电线接地包括：

[0024] 所述故障相转移接地装置接收所述控制装置发出所述故障相转移指令，通过断路器将所述故障相输电线接地。

[0025] 优选地，所述故障残流的相反值的计算公式为：

[0026]

其中，I。。为故障残流;Rg为过渡电阻;Rz为接地电阻;Iz为接地电流。

[0027] 优选地，所述预设电压值范围为10-60V。

[0028] 本发明提供一种基于单相接地故障的电流全补偿系统，包括控制装置、故障相转移装置、消弧线圈装置以及有偿补偿装置，其中，

[0029] 所述控制装置分别电连接所述故障相转移装置、所述有偿补偿装置以及三相输电线；

[0030] 所述故障相转移装置、所述消弧线圈装置以及所述有偿补偿装置并联连接；

[0031] 所述故障相转移装置、所述消弧线圈装置以及所述有偿补偿装置均分别连接至所述三相输电线的每一相；

[0032] 所述故障相转移装置、所述消弧线圈装置以及所述有偿补偿装置均接地。

[0033] 优选地，所述故障相转移装置包括接地电阻以及三个并联的断路器，所述控制装置分别电连接每个所述断路器;三个所述断路器的两端均分别连接所述三相输电线的每一相以及所述接地电阻，所述接地电阻接地。

[0034] 优选地，所述系统还包括接地变压器，所述接地变压器串接于所述消弧线圈装置和所述三相输电线之间，所述接地变压器还串接于所述有偿补偿装置和所述三相输电线之间。

[0035] 本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

[0036] 本发明提供一种基于单相接地故障的电流全补偿方法及系统。当零序电压不位于预设电压值范围内时，即发生单相接地故障的接地类型为瞬时性接地时，通过对高阻接地识别具有高灵敏性的消弧线圈装置补偿接地电容电流。当零序电压位于预设电压值范围内时，即发生单相接地故障的接地类型为非瞬时性接地时，将与故障相相连接的故障相转移接地装置中的断路器闭合，实现故障电流转为接地电流，进而通过有偿补偿装置输出全补偿的故障残流。将故障电流转为接地电流还能够将接地电流作为有偿补偿装置进行跟踪补偿的信号，为有偿补偿装置的补偿效果提供判断依据。另外，接地电流能够通过测量确定，且测量简便，无需复杂计算，从而能够保证补偿快速、准确，提高补偿精度，屏蔽故障点。

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