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单相接地故障占据了配电网故障的80%,而中性点不接地运行配电网可带故障持续运行,故供电可靠性高,但其存在接地点间歇性电弧威胁、故障选线准确率低的双重问题。对此,本文对既能准确选线又能稳定灭弧的单相接地选线方法展开研究,提出在母线设置接地支路进行分流灭弧的选线方法。人为地在三相母线上各设置一组接地支路,准确选相后投运故障相母线上的接地支路,通过接地支路分流降低接地点超标故障电流,同时形成各线路在接地支路投运前后故障电流增量差异的显著选线特征。经算例验证,该方法能有效提高高、低过渡电阻接地下的选线准确率,同时能可靠熄灭接地点电弧。具体研究成果如下:
(1)提出基于相电压幅值差正负性叠加判别的单相接地故障选相方法。母线接地支路的正确投运依赖准确选相,故要求选相方法能在各过渡电阻接地下准确选相,即具备抗过渡电阻能力。考虑过渡电阻对各相电压幅值增减幅度的作用,建立相电压幅值比与过渡电阻的数学模型,得到各相电压幅值随过渡电阻变化规律,为提高选相速度,将所得规律等效转化为相电压幅值差正负性特征,提出各相电压幅值差正负性叠加判别的选相方法。搭建由架空线路与电缆电路混合组成的配电网模型,在不同过渡电阻大小下对选相方法做算例验证与对比研究得到,在过渡电阻小于10Ω或大于2000Ω的接地故障下选相方法仍能正确选相,具有良好的抗过渡电阻能力,能够确保单相接地后故障相母线上的接地支路正确投运。
(2)提出在母线设置能按需投运的接地支路的分流方法。中性点不接地运行配电网单相接地故障电流显著增大,出现了灭弧的问题。考虑既要选线又要灭弧,提出在三相母线上设置由消弧开关与可调电阻组成的接地支路,待所提选相方法选出故障相后,通过投运故障相母线上的接地支路进行分流,以降低接地点故障电流,同时形成各线路故障电流的增量特征。
(3)提出基于故障相母线接地支路投运前后各线路故障电流增量特征的单相接地故障选线方法。考虑接地发生在馈线或母线,分金属性接地、弧光接地、阻抗接地3种典型故障类型,提取每一种故障类型下母线接地支路投运前后各线路的对地电容电流增量与零序电流增量特征,并根据每回出线3根相线两两故障电流增量的差值结果确定故障线路。在理论研究所得结论基础上,搭建架空线路与电缆线路组成的混合配电网模型,从馈线金属接地、母线金属接地、馈线高阻接地、母线高阻接地4个方面分别对选线方法做算例验证与对比研究得到,选线方法在金属性接地与过渡电阻高达2000Ω的高阻接地下均能准确识别馈线与母线上的故障,具有良好的选线效果,并且在金属性接地时通过投运仅带消弧开关的母线接地支路可使故障电流降幅达80%,2000Ω高阻接地时通过投运消弧开关与可调电阻组成的母线接地支路可使接地点故障电流降幅达76.3%且可根据需要调整接地支路电阻参数来灵活改变降幅大小,弧光接地时通过投运仅带消弧开关的母线接地支路可使接地点故障电流降幅达到100%,具有良好的电弧抑制效果,验证了选线方法具有良好的抗过渡电阻能力与同步分流灭弧的能力。
本文以中性点不接地运行配电网单相接地故障同步选线与灭弧的问题为导向,借助准确选相与人为设置的母线接地支路,提出了根据比较各回出线3根相线间两两故障电流增量差值结果进行选线的方法。该选线方法能够适应不同过渡电阻大小的单相接地选线,并能通过母线接地支路分流而有效降低接地点的故障电流,较好地解决了中性点不接地运行配电网单相接地故障率高与接地点产生电弧的概率增大的双重问题,进一步提高了中性点不接地运行配电网的供电可靠性。所得研究成果,可以为中性点不接地运行配电网同步选线与灭弧问题的研究提供一定的理论基础与方法参考。
(1)提出基于相电压幅值差正负性叠加判别的单相接地故障选相方法。母线接地支路的正确投运依赖准确选相,故要求选相方法能在各过渡电阻接地下准确选相,即具备抗过渡电阻能力。考虑过渡电阻对各相电压幅值增减幅度的作用,建立相电压幅值比与过渡电阻的数学模型,得到各相电压幅值随过渡电阻变化规律,为提高选相速度,将所得规律等效转化为相电压幅值差正负性特征,提出各相电压幅值差正负性叠加判别的选相方法。搭建由架空线路与电缆电路混合组成的配电网模型,在不同过渡电阻大小下对选相方法做算例验证与对比研究得到,在过渡电阻小于10Ω或大于2000Ω的接地故障下选相方法仍能正确选相,具有良好的抗过渡电阻能力,能够确保单相接地后故障相母线上的接地支路正确投运。
(2)提出在母线设置能按需投运的接地支路的分流方法。中性点不接地运行配电网单相接地故障电流显著增大,出现了灭弧的问题。考虑既要选线又要灭弧,提出在三相母线上设置由消弧开关与可调电阻组成的接地支路,待所提选相方法选出故障相后,通过投运故障相母线上的接地支路进行分流,以降低接地点故障电流,同时形成各线路故障电流的增量特征。
(3)提出基于故障相母线接地支路投运前后各线路故障电流增量特征的单相接地故障选线方法。考虑接地发生在馈线或母线,分金属性接地、弧光接地、阻抗接地3种典型故障类型,提取每一种故障类型下母线接地支路投运前后各线路的对地电容电流增量与零序电流增量特征,并根据每回出线3根相线两两故障电流增量的差值结果确定故障线路。在理论研究所得结论基础上,搭建架空线路与电缆线路组成的混合配电网模型,从馈线金属接地、母线金属接地、馈线高阻接地、母线高阻接地4个方面分别对选线方法做算例验证与对比研究得到,选线方法在金属性接地与过渡电阻高达2000Ω的高阻接地下均能准确识别馈线与母线上的故障,具有良好的选线效果,并且在金属性接地时通过投运仅带消弧开关的母线接地支路可使故障电流降幅达80%,2000Ω高阻接地时通过投运消弧开关与可调电阻组成的母线接地支路可使接地点故障电流降幅达76.3%且可根据需要调整接地支路电阻参数来灵活改变降幅大小,弧光接地时通过投运仅带消弧开关的母线接地支路可使接地点故障电流降幅达到100%,具有良好的电弧抑制效果,验证了选线方法具有良好的抗过渡电阻能力与同步分流灭弧的能力。
本文以中性点不接地运行配电网单相接地故障同步选线与灭弧的问题为导向,借助准确选相与人为设置的母线接地支路,提出了根据比较各回出线3根相线间两两故障电流增量差值结果进行选线的方法。该选线方法能够适应不同过渡电阻大小的单相接地选线,并能通过母线接地支路分流而有效降低接地点的故障电流,较好地解决了中性点不接地运行配电网单相接地故障率高与接地点产生电弧的概率增大的双重问题,进一步提高了中性点不接地运行配电网的供电可靠性。所得研究成果,可以为中性点不接地运行配电网同步选线与灭弧问题的研究提供一定的理论基础与方法参考。