【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于配電網繼電保護，具體涉及一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置及系統。
技術介紹
1、配電網是電力系統的末端，承擔著分配電能的任務，與用戶緊密相連。我國配電網通常采用小電流接地系統，其好處是發生單相接地故障后可以持續運行，提高供電可靠性。但是隨著配電網規模的擴大，電纜數量增多，配電網單相接地電容電流越來越大，導致配電網單相接地故障電弧不能自行熄滅，進而引發電氣火災、觸電事故等。因此，研究配電網中單相接地故障的消弧問題具有重要的現實意義。
2、現有配電網單相接地故障消弧方法可分為兩種：電流消弧法和電壓消弧法。電流消弧法最早是在配電網中性點安裝消弧線圈來補償故障電流，但隨著電網電纜化建設加快，故障殘流增大，難以實現自然熄弧。近年來也有學者提出基于電力電子技術的故障電流全補償方案，但存在依賴系統對地電容的精確計算和由于電力電子設備過電流過電壓能力差導致的設備可靠性差且控制復雜的問題。電壓消弧法是以故障相電壓為調控目標，抑制故障點相電壓至重燃弧電壓以下，從本源上阻止電弧重燃，是新的發展方向。但需應用電力電子設備及器件，成本高昂，且可靠性不高，難以在配電網中得到大范圍推廣。此外，接地故障相轉移技術是將故障相母線由站內設置的旁路將其直接接地，從而實現故障消弧，但需在變電站內人為制造短路點，危及變電站運行人員安全。
3、綜上所述，雖然配電網中單相接地故障消弧技術具有良好的研究和應用前景，但仍然存在一些問題，因此，有必要對配電網中單相接地故障消弧技術做進一步的研究。
技術實現
1、本專利技術的目的是提供一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置及系統，通過在配電網中性點施加電壓的方式將故障點電壓鉗制到熄弧電壓以下，破壞故障電弧重燃的條件，無需外加獨立電源，無需電力電子設備和器件，可靠性高且成本低，適合大范圍推廣應用。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案。
3、一方面，本專利技術提供一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，所述電壓型消弧裝置應用于小電流接地系統，所述電壓型消弧裝置包含斷路器組合（1）、消弧小母線（2）、調壓變壓器（3）和四工位開關柜（4）；其中，所述斷路器組合用于連接變電站母線與消弧小母線，所述調壓變壓器產生與故障相電壓幅值相等方向相反的補償電壓，一端連接于消弧小母線，另一端連接于四工位開關柜，所述四工位開關柜一端連接調壓變壓器，另一端連接于配電網中性點，四工位開關位置根據故障檢測和故障選相裝置的結果確定。
4、進一步地，所述斷路器組合包括一個斷路器、兩個隔離開關和兩個接地開關，所述斷路器的兩側各配置一個隔離開關，所述隔離開關配置有接地開關。
5、進一步地，所述調壓變壓器由三個四繞組變壓器組成，分別為ta、tb和tc；所述每個四繞組變壓器設置第一鐵心柱（31）、第二鐵心柱（32）、第三鐵心柱（33）、第四鐵心柱（34）、第一繞組（35）、第二繞組（36）、第三繞組（37）和第四繞組（38）；所述第一鐵心柱和所述第二鐵心柱通過鐵軛聯接，形成一個閉合磁路；所述第三鐵心柱和第四鐵心柱通過鐵軛聯接，形成另一個閉合磁路；所述第一線圈、第二線圈和第三線圈末端連接，首段引出；所述第四線圈末端接地，首端引出；所述調壓變壓器共設置有12個引出端，分別為：ta1、ta2、ta3、ta4、tb1、tb2、tb3、tb4、tc1、tc2、tc3、tc4。
6、進一步地，所述調壓變壓器的接線方法如下：ta1、ta2、ta3分別與消弧小母線的b相、c相和a相連接，ta4與四工位開關柜的檔位i連接；tb1、tb2、tb3分別與消弧小母線的a相、c相和b相連接，tb4與四工位開關柜的檔位ii連接；tc1、tc2、tc3分別與消弧小母線的a相、b相和c相連接，tc4與四工位開關柜的檔位iii連接。
7、進一步地，所述四繞組變壓器的變比為1：1：1：2/3。
8、進一步地，所述四工位開關位置根據故障檢測和故障選相裝置結果確定：當故障檢測裝置未檢測到故障時，四工位開關調至正常檔位；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是a相時，四工位開關調至檔位i；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是b相時，四工位開關調至檔位ii；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是c相時，四工位開關調至檔位iii。
9、另一方面，本專利技術提供一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧系統，具體包括故障檢測裝置、故障選相裝置和電壓型消弧裝置，所述故障檢測裝置用于檢測故障，所述故障選相裝置用于確定故障相別，所述電壓型消弧裝置用于產生與故障相相反的電壓并注入小電流接地系統的中性點。
10、本專利技術的有益效果是：
11、1、本專利技術與現有消弧線圈相比，無需計算系統對地電容即可將故障點對地電壓降低至燃弧電壓或安全電壓以下，一來可以從本源上阻止電弧重燃，另一方面可以保障人員人身安全。
12、2、本專利技術與柔性消弧技術相比，無需電力電子設備和器件，成本低且可靠性高，而且無需外接電源，不存在容量限制。
13、3、與接地故障相轉移技術相比，無需在變電站內人為制造短路點，可以減小對電網的沖擊。
14、4、本專利技術既可以用在含z型接地變的場合，也可以直接用在星型變壓器的中性點，應用范圍廣。
15、綜上所述，本專利技術結合配電網運行的特點，提供一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置及系統，通過在中性點施加電壓的方式鉗制故障點電壓，破壞故障電弧重燃的條件，無需外加獨立電源，無需電力電子設備和器件，可靠性高且成本低，適合大范圍推廣應用。
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1.一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述電壓型消弧裝置應用于小電流接地系統，所述電壓型消弧裝置包含斷路器組合（1）、消弧小母線（2）、調壓變壓器（3）和四工位開關柜（4）；其中，所述斷路器組合用于連接變電站母線與消弧小母線，所述調壓變壓器產生與故障相電壓幅值相等方向相反的補償電壓，所述調壓變壓器一端連接消弧小母線，另一端連接四工位開關柜，所述四工位開關柜一端連接調壓變壓器，另一端連接系統中性點，四工位開關位置根據故障檢測和故障選相裝置的結果確定。
2.根據權利要求1所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述斷路器組合包括一個斷路器、兩個隔離開關和兩個接地開關，所述斷路器的兩側各配置一個隔離開關，所述隔離開關配置有接地開關。
3.根據權利要求1所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述調壓變壓器由三個四繞組變壓器組成，分別為TA、TB和TC；所述每個四繞組變壓器設置第一鐵心柱（31）、第二鐵心柱（32）、第三鐵心柱（33）、第四鐵心柱（34）、第一繞組（35）、第二繞組（36）、第三繞組
4.根據權利要求3所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述調壓變壓器的接線方法如下：TA1、TA2、TA3分別與消弧小母線的B相、C相和A相連接，TA4與四工位開關柜的檔位I連接；TB1、TB2、TB3分別與消弧小母線的A相、C相和B相連接，TB4與四工位開關柜的檔位II連接；TC1、TC2、TC3分別與消弧小母線的A相、B相和C相連接，TC4與四工位開關柜的檔位III連接。
5.根據權利要求3所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述四繞組變壓器的變比為1：1：1：2/3。
6.根據權利要求1所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述四工位開關位置根據故障檢測和故障選相裝置的結果確定：當故障檢測裝置未檢測到故障時，四工位開關調至正常檔位；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是A相時，四工位開關調至檔位I；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是B相時，四工位開關調至檔位II；當故障檢測裝置檢測到故障且故障選相裝置檢測到故障相是C相時，四工位開關調至檔位III。
7.一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧系統，其特征在于：包含如權利要求1所述電壓型消弧裝置接入配電網。
...【技術特征摘要】
1.一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述電壓型消弧裝置應用于小電流接地系統，所述電壓型消弧裝置包含斷路器組合（1）、消弧小母線（2）、調壓變壓器（3）和四工位開關柜（4）；其中，所述斷路器組合用于連接變電站母線與消弧小母線，所述調壓變壓器產生與故障相電壓幅值相等方向相反的補償電壓，所述調壓變壓器一端連接消弧小母線，另一端連接四工位開關柜，所述四工位開關柜一端連接調壓變壓器，另一端連接系統中性點，四工位開關位置根據故障檢測和故障選相裝置的結果確定。
2.根據權利要求1所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述斷路器組合包括一個斷路器、兩個隔離開關和兩個接地開關，所述斷路器的兩側各配置一個隔離開關，所述隔離開關配置有接地開關。
3.根據權利要求1所述的一種針對配電網單相接地故障的電壓型消弧裝置，其特征在于：所述調壓變壓器由三個四繞組變壓器組成，分別為ta、tb和tc；所述每個四繞組變壓器設置第一鐵心柱（31）、第二鐵心柱（32）、第三鐵心柱（33）、第四鐵心柱（34）、第一繞組（35）、第二繞組（36）、第三繞組（37）和第四繞組（38）；所述第一鐵心柱和所述第二鐵心柱通過鐵軛聯接，形成一個閉合磁路；所述第三鐵心柱和第四鐵心柱通過鐵軛聯接，形成另一個閉合磁路；所述第一線圈、第二線圈和第三線圈末端連接，首段引出；所述第四線圈末端接地，首端引出；所述調壓變壓器共設置1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田開慶，趙雄，羅璐，羅海云，馮文艷，
申請(專利權)人：昆明鐵道職業技術學院昆明市教育對外合作交流中心，
類型：發明
國別省市：
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