风电场集电线路单相接地故障柔性电压消弧与动态保护新原理

为解决风电场集电系统长期存在的线路单相接地故障处理难题,提出风电场中性点柔性接地方式,理论推导获得柔性接地风电场三序等效电路,与集电线路单相接地故障复合序网模型,建立风电场零序电压柔性调控理论,提出集电线路单相接地故障柔性电压消弧方法,可主动将故障点电压及故障残流迅速抑制到零,实现单相接地故障电弧的可靠消除。进一步提出基于零序电流动态增量的高阻故障辨识与保护方法,通过柔性调控零序补偿电流,逐渐放大故障残流,实现永久性单相接地故障的灵敏感知与保护。利用PSCAD/EMTDC搭建含双馈异步风电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)的规模化风电场模型,模拟多种运行与故障条件对所提方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够在考虑系统不平衡电压的情况下精准调控集电线路故障点电压,实现瞬时性单相接地故障快速可靠消弧,动态感知并持续抑制永久性单相接地故障残流,实现集电线路高阻接地故障的灵敏保护。该技术有望提升风电场运行灵活性与故障防御能力,有力保障新能源电能外送的持续性、可靠性。

电压互感器一次消谐电阻对有源电压消弧的影响与解决方法

10 kV配电网中,母线电压互感器大多采用一次侧串联消谐电阻的方式抑制谐振,其测量的母线相电压与实际电压存在误差。而现有的有源电压消弧方法需要测量三相电压与系统中性点电压,通过控制中性点电压来抑制故障相电压达到消弧目的,而故障相电压的测量受到一次消谐电阻的影响。因此一次消谐电阻不仅会影响母线三相电压的测量数据,还会影响有源电压消弧装置的消弧效果。文章通过分析一次消谐电阻与有源电压消弧的原理,研究了一次消谐电阻影响有源电压消弧的机理,提出了一种线电压测量的有源电压消弧计算方法。在Matlab/Simulink中建立仿真模型,对该方法进行仿真分析,同时在实际变电站进行真型故障模拟,仿真和实际模拟结果表明消弧效果良好,从而验证了该方法的有效性。

不平衡零序电压快速精准抑制与电压消弧全补偿优化控制方法

现有配电网不平衡零序电压抑制方法需要多次注入电流,逐步跟踪抑制,存在控制过程复杂、收敛速度慢的缺点。当电网发生单相接地故障后,传统电压消弧法未计及电网三相对地分布参数不对称的影响,未能将故障相电压完全抑制为0,从而导致接地点存在残余电流,不能实现100%消弧。该文在建立注入电流诱发配电网零序电压变化机制的基础上,实现了配电网自然不平衡电流的在线测量,论证了配电网三相对地分布参数不对称对接地点残余电流的影响,提出了仅需调节一次注入电流即可实现不平衡零序电压快速精准抑制和电压消弧全补偿的新方法,并给出接地故障判定、零序电压抑制与消弧的优化控制方案。理论和仿真证实,该方法在电网正常运行时无需多次调参而能将不平衡零序电压精准快速抑制为0,且当发生单相接地故障时具备补偿电网三相对地分布参数不对称产生的残余电流,可将故障相电压完全抑制为0,实现100%电压消弧全补偿。

配电网接地故障电压消弧新方法

随电力系统发展,配电网结构复杂,接地故障电容电流大,常规中性点经消弧线圈接地的电流消弧方式难以满足运行要求.介绍一种中性点非有效接地配电网接地故障电压消弧方法,当发生弧光接地故障时,将一电抗器接入故障相母线与地之间,钳制故障点电压,破坏电弧重燃条件,促进电弧自行熄灭;当发生永久性接地故障时,短接电抗器,旁路接地故障电流,降低故障点区域的跨步电压,并实现故障选线.仿真分析表明:该方法不受电容电流大小的影响,操作简单、成本低、消弧效果好,特别适用于风电场等对地电容电流很大的配电系统.

计及线路阻抗及负荷影响的配电网柔性电压消弧法

现有电压消弧方法存在因未计及配电网线路阻抗和负荷电流对消弧效果的影响,导致低阻接地故障时,故障点残流较大,而无法可靠消弧的问题。分析三相对地参数不对称配电网发生单相接地故障时的三序网络,研究线路阻抗和负荷电流对已有电压消弧法效果的影响,提出了一种计及线路阻抗及负荷影响的柔性电压消弧法。该方法通过二次调整零序电压,计算抑制故障点电压为0的零序电压参考值和故障线路等效阻抗值。将零序电压参考值与配电网三相电源电压比较,选出接地故障相,并根据故障线路等效阻抗值的大小,调整零序电压参考值。在低阻接地故障时,将故障点电压和电流同时抑制为0,降低对绝缘介质造成的损伤,从而确保故障电弧的可靠熄灭;在中高阻接地故障时,将故障点电压抑制到电弧重燃电压以下,减小因非故障相长时间过电压运行而破环线路绝缘的风险。仿真验证了所提方法,对于任一故障点和过渡电阻,均能实现对单相接地故障的可靠消弧,且选相准确率高。

低阻接地故障有源电压消弧算法性能分析和改进

谐振接地系统发生单相接地故障时,有源电压消弧法的灭弧性能缺少分析和论证。在考虑线路压降的情况下,给出了有源电压消弧后的故障点电流表达式及变化规律,表明在故障点过渡电阻较大时,有源电压消弧可以有效补偿故障点电流实现可靠消弧,而在过渡电阻较小、负荷电流较大、故障距离较远时,有源电压消弧反而会导致故障点电流变大,甚至达上百A,严重影响熄弧效果。提出有源电压消弧算法的改进措施,低阻接地时将故障相电压控制到一定范围内,确保故障点电流不会增大,该方法无需测量系统参数,可适应线路结构的动态变化,有利于有源电压消弧法在现场实际中的应用和完善,仿真验证了分析及改进算法的正确性。

基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法

针对配电网发生单相接地故障时极易产生电弧,以及在非故障情况下由于三相对地参数不相同而导致的三相电压不对称问题,提出一种基于有源逆变分相注入的电压消弧与位移电压抑制方法。在三相线路首端分别挂接有源逆变,通过脉宽调制信号控制有源逆变电路的输出电流。当配电网出现单相接地故障时,有源逆变向系统分相注入零序电流,通过零序回路调节故障相电压,将故障相电压钳制为0 V,破坏电弧重燃条件。在非故障情况下,当配电网对地参数不对称而导致三相电压不对称时,有源逆变向系统分相注入零序电流,通过零序回路调节中性点电压,钳制中性点电压为0 V,实现中性点位移电压抑制。仿真结果表明,该方法可有效破坏电弧重新燃弧条件以及抑制中性点位移电压。

大型发电机定子接地故障柔性融合消弧方法

大型发电机发生定子单相接地故障可能会产生电弧,导致铁心烧损,甚至引发火灾等严重事故,提出一种柔性融合消弧方法,通过并行控制中性点电压和变流器注入电流,实现接地故障电流抑制和可靠消弧。现有发电机定子单相接地柔性消弧方法在低阻或高阻的情况下消弧效果不佳,所提方法考虑了发电机的定子阻抗和定子并联分支数,适用于不同的发电机,在不同接地故障过渡电阻、不同故障位置等情况下,均能够将接地故障电流快速抑制到安全范围内。Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

可适应线路结构动态变化的有源消弧算法

小电流接地故障发生后,为使有源消弧法在配电网线路可能发生切换的情况下仍具有良好的消弧性能,提出了能适应线路结构动态变化的有源消弧算法。故障发生后,注入电流并测量母线零序电压,计算接地电阻。在接地电阻较大时,忽略线路压降,控制故障相电压为0,即采用电压消弧法;在接地电阻较小时,利用配电网自动化装置计算故障后配电网零序导纳,控制故障点电流为0,即采用电流消弧法。仿真结果验证了所提算法的有效性。

适应线路参数及负载变化的配电网柔性优化消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,在分析线路参数及负载对已有消弧方法的影响以及已有消弧方法优缺点的基础上,提出一种配电网单相接地故障柔性优化消弧方法。故障发生后,通过级联H桥变流器向配电网注入接地故障补偿电流,并根据母线处零序电压确定接地过渡电阻大小。接地电阻较大时,判断注入补偿电流后母线处三相电压变化趋势,选出故障相,根据故障选相结果调整变流器注入电流,控制母线处故障相电压为零,即采用电压消弧方法,否则继续注入接地故障补偿电流,即采用电流消弧方法。仿真结果表明所提方法能够有效抑制接地电弧重燃,解决了单一电流消弧方法和电压消弧方法因线路参数和负载影响而存在的不足。

计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障消弧控制策略

接地故障电弧可靠熄灭是配电网安全运行的重要保障,针对现有有源消弧方法很难同时兼顾高阻与低阻接地故障消弧需求的问题,文中提出一种计及配电网线路阻抗影响的自适应接地故障主动调控方法。首先,推导了故障点残压、残流随接地电阻和故障距离的变化规律,证明电压消弧受线路阻抗影响的机理。其次,通过对比配电网接地故障电流完全消弧与未完全消弧时线路特征参量的差异,提出将故障相的负荷总电流与消弧变流器并网点线路电流差量转换为故障点残压补偿量,以抵消线路压降对电压消弧的影响。通过分析控制系统传递函数与波特图,证明该控制方法具有较强的稳定性和对线路参数变化的适应性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及RTLAB硬件在环实验,验证所提消弧控制策略的可靠性与可行性。

SPZ11-10消弧消谐过电压保护器原理及特点

过电压保护一直是保证电力系统正常运行的非常重要的环节。做好过电压保护是保证电力设备安全和人身安全的重要前提。在10kV电力系统中,传统的过电压保护一般同时使用弧光接地过电压保护装置、消谐装置、防雷装置三种装置来防止间隙性弧光接地过电压、谐振过电压、雷击过电压和操作过电压等等。这种同时使用三种装置的方法虽然在一定程度上保证了电力设备的正常运行,但是也存在着一些不足:结构复杂、体积大、价格高、参数复杂、选型困难、安装维护不方便等等。深圳克拉克科技股份有限公司研发生产的SPZ11-10消弧消谐过电压保护器,集成了弧光接地过电压保护设备、消谐设备、防雷器三种过电压保护设备的功能,具有性能优、体积小、重量轻、价格低、运行安全可靠、使用寿命长、安装维护方便等特点,可大幅提高了电力系统的稳定性。

XHG消弧消谐选线过电压保护装置的现场试验研究

XHG消弧消谐选线过电压保护装置是一种新型的中性点非有效接地系统弧光接地过电压保护装置。为了研究其安全性、可靠性及有效性,进行了相关的现场模拟试验。试验结果表明,XHG消弧消谐选线过电压保护装置能够在极短的时间内选择出发生了弧光接地的出线,并将弧光接地转化为金属性接地,大幅度缩短了弧光接地的持续时间,降低了弧光接地过电压的危害,保证了系统的安全。与防止弧光接地过电压的其它措施,如系统中性点加装消弧线圈、采用中阻接地相比较,XHG消弧消谐选线过电压保护装置在一定程度上具有明显的优越性。

消弧过电压保护装置应用实践

针对小接地短路电流系统中,相邻配电室消弧及过电压保护装置在设计、安装、运行方面的几点意见,就目前已经设计并安装了的消弧及过电压保护装置如何运行提出意见。

消弧及过电压保护装置在不接地电网中的应用

通过应用实例,说明消弧及过电压保护装置的工作原理,及其在不接地电网中使用的效果。

35 kV消弧过电压及小电流选线装置在石化企业电网的应用

随着中国电力发展的不断加快,多种电力创新工作的开展力度也在不断加大,为了全面提升电网建设质量,有效地将小型电压等级充分地应用在电气概念的多种石化企业的电网发展之中,全面增进电压保护管理,实现电力发展管理能力的有效提升。为此文章结合当前实际存在的电压保护的相关机制以及当前小型电流接地过程中采取的设备选择问题,有效地分析现阶段经常使用的消弧过电压基础保护装置的选择情况,针对性地进行接地装置的全面优化,以此确保各项装置的功能性、原理以及应用效果都能符合当前的实际需求,确保在当前的电网使用中能够有效地实现应用。

消弧及过电压保护装置在35kV系统的应用

本文研究了消弧及过电压保护装置,介绍了组成结构、基本原理和单片机综合控制器,该装置在出现弧光接地时,通过单片机综合控制器控制一组可以分相操作的真空接触器,使故障相接地,达到彻底消除弧光的目的。本文的研究已经在吐哈油田的35KV系统中投入运行,实践表明提高了油田电网的供电可靠性。

消弧及过电压保护装置与小电流接地选线装置在铁前变电所的应用

本文介绍了常见过电压保护及小电流接地选线方法,介绍了消弧及过电压保护装置及小电流接地选线装置的功能、原理及在铁前变电所的应用。

35kV消弧过电压及小电流选线装置在乌石化电网的应用

本文介绍了常见过电压保护及小电流接地选线方法,介绍了消弧过电压保护装置及小电流接地选线装置的功能、原理及在乌石化电网的具体应用。

XHG消弧及过电压保护装置在矿山电力系统中的应用

针对矿山6KV电力系统弧光接地过电压对电缆等固体绝缘的积累性破坏,引用XHG消弧及过电压保护装置,能够快速地将弧光接地转化为金属接地,尽快将过电压限制在安全水平,延长了电缆的使用寿命。