基于Z型接地变压器的配电网单相接地故障柔性消弧系统

摘要：

煤矿供配电系统通常采用中性点非有效接地方式,该方式下的供电线路多数采用电缆线路,井下供电系统复杂,使用的电压等级较多,发生单相接地故障时极易在接地点形成间歇性电弧.而现有中性点非有效接地配电网单相接地故障消弧技术存在消弧效果不佳、难以精准测量配电网对地参数等问题.我国煤矿10kV变电站中变压器绕组最常用的接线方式是三角形接线,该方式需通过专用接地变压器(大多是Z型接地变压器)人为引出中性点连接消弧线圈.针对上述情况,设计了一种基于Z型接地变压器的配电网单相接地故障柔性消弧系统.当配电网发生接地故障初始时刻,首先实时测量配电网的三相电源电动势和中性点电压,当中性点电压幅值大于三相电源电动势的15％时,可判断为接地故障;对比三相电源电动势,其中电源电动势最小相为故障相.在单相接地故障发生后,迅速闭合故障相对应的快速投切开关,同时投入有源逆变器和Z型接地变压器功率转换模块,其中Z型接地变压器功率转换模块将中性点电压反相钳制接近于故障相电源电动势,中性点电压与故障相电源电压差值的幅值和相位由有源逆变器精确补偿,实现将故障点电压和电流抑制至零的控制目标.一定时间延时后切除快速投切开关,若中性点电压有效降低则可判断该故障为瞬时性接地故障,即可恢复配电网正常运行,否则判断为永久性故障,采取故障馈线隔离措施,恢复配电网正常运行.仿真结果表明,当单相接地故障过渡电阻为500 Ω和3 000 Ω时,仅通过Z型接地变压器功率转换,故障点电压和电流抑制率达79％～83％,不能完全达到消弧效果;投入柔性消弧系统可有效抑制故障点电压和电流,抑制率达98％以上,实现配电网单相接地故障的可靠消弧.

关键词：Z型接地变压器、单相接地故障、柔性消弧、故障点电压、故障点电流、有源逆变器

所属期刊栏目：48

分类号：TD611(矿山电工)

资助基金：陕西省重点产业创新群项目;国网陕西省电力有限公司科技项目

在线出版日期：2022-06-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：85-92