CN111030143A - 一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于10kV配电系统电容电流测试技术领域，尤其涉及一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，包括：设置成套装置中接地变压器的档位、消弧线圈的档位以及阻尼电阻的电阻值；根据系统实际运行情况，调整接地变压器三相至不同档位，提高消弧线圈对接地故障的灵敏度；通过接地变压器实际档位，重新计算系统三相不平衡度、脱谐度和阻尼率；根据重新计算的结果间接推导系统的电容电流水平。本发明可实现在使用接地变压器连接的系统，消弧线圈中性点位移电压的修正，以准确测量系统的电容电流值。在准确测量系统电容电流值的基础上，修正消弧线圈的脱谐度，避免系统处于补偿不足或过度补偿的情况，保证系统在接地故障发生时有效熄灭故障电弧。

Description

一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法

技术领域

本发明属于10kV配电系统电容电流测试技术领域，尤其涉及一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，具体的说是一种10kV配电系统经接地变压器和消弧线圈接地系统，三相不平衡时电容电流测试的修正方法。

背景技术

目前10kV配电系统多采用中性点不接地或经消弧线圈的接地方式。随着国民经济的发展，配电系统的供电半径越来越大，线路长度也不断增加，导致系统电容电流水平的快速增长。中性点不接地方式运行工况下，线路上单相接地故障点处的电流无法补偿，且为保障供电可靠性，故障线路无法及时切除，附近人员的人身安全收到威胁。考虑到故障电流可能导致电弧反复重燃引起非故障相的过电压损坏设备，以及故障点附近人员的安全问题，配电系统常采用中性点接消弧线圈的运行方式对故障电流进行补偿，并限制系统中的过电压水平。

10kV配电系统变压器绕组多为角形连接，无中性点引出，若在系统中部署消弧线圈，补偿单相接地故障的电容电流，需在变压器出口或母线上连接接地变压器，再从接地变压器的中性点处连接消弧线圈补偿装置。消弧线圈的补偿主要依靠中性点的位移电压判断，当位移电压高于阈值时，启动补偿。系统中单相接地故障的电容电流水平与接地电阻有关，若接地电阻值大，则可能达不到消弧线圈的启动电压，系统无法补偿故障电流。因此，适当改变系统的不平衡度，提升消弧线圈对接地故障的敏感度，可以改善系统对于高阻接地的适应性。接地变压器错位连接就是一种改变系统不平衡度的有效措施，但该方法影响了成套装置对系统不平衡度、脱谐度的计算，间接导致了装置对电容电流水平的评估不准确，可能存在系统补偿不足或者补偿度过高而不能有效熄弧的情况。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其目的是为了解决目前10kV系统经接地变压器和消弧线圈接地方式下，接地变压器错位连接时，电容电流测试结果的矫正问题，能够使消弧线圈的脱谐度设置更符合实际运行的要求，避免故障发生时因脱谐度设置不合理而导致电弧无法熄灭或系统出现谐振。

为了实现上述发明目的，本发明是采用以下技术方案来实现的：

一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值，接地变压器档位；

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下的系统中性点位移电压；

步骤3：调整接地变压器不同相的档位，使其满足运行的要求，并测量系统中性点位移电压；

步骤4：成套装置接入系统后，调节消弧线圈的档位以及阻尼电阻值，并测量中性点位移电压；

步骤5：根据步骤4测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

所述步骤1中的电容电流水平估计值，包括：根据系统网架的结构，估算电容电流的取值范围；结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、接地变压器档位以及阻尼电阻值，此时接地变压器的档位三相一致。

所述步骤2中测量该工况下的系统中性点位移电压，包括：此时的中性点位移电压是经过接地变压器零序阻抗分压后，其余部分的分量。

进一步的，步骤2中所述根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下的系统中性点位移电压，具体包括以下步骤；根据公式(1)-(3)得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_un为系统不平衡电压，Z_j为接地变压器单相零序阻抗；接地变压器三相档位一致时，等效阻抗为Z_j/3，ω为系统角频率，j为常数。

式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

进一步的，步骤2中所述步骤3中调整接地变压器不同相的档位，是采用接地变压器档位差异化配置的措施，即接地变压器三相绕组调整至不同的档位，使系统的不平衡度扩大。

进一步的，步骤3中所述调整接地变压器不同相的档位，使其满足运行的要求，并测量系统中性点位移电压，包括：

使式(1)中接地变压器的零序阻抗不相等，则式(1)变为：

式中，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为调整后接地变压器的三相零序阻抗，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

进一步的，步骤4中所述调整消弧线圈的档位及阻尼电阻值，是根据前几个步骤得到接地变压器中性点位移电压和系统不平衡度之间的关系，计算时考虑由接地变压器不同档位零序阻抗所带来的影响因素，并调整消弧线圈档位和阻尼电阻值测量位移电压。

进一步的，步骤5中所述计算系统的阻尼率、脱谐度时，将消弧线圈和接地变压器的零序阻抗之和视为产生补偿电流的感抗，则此时需要使用经修正后的系统零序电压值。

进一步的，步骤5中所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，是根据式(4)得出接地变压器中性点位移电压和系统零序电压之间的关系，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

进一步的，步骤5中所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，具体包括：

计算系统的阻尼率、脱谐度等按照式(5)推算：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，U_un为系统不平衡电压，ν是消弧线圈的脱谐度，d为系统阻尼率；由系统的脱谐度，以及当前消弧线圈的档位计算出系统的电容电流值，按照修正后的系统零序电压值设置脱谐度。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明的修正方法可以实现在使用接地变压器连接的系统，消弧线圈中性点位移电压的修正，以准确测量系统的电容电流值。

本发明的修正方法在准确测量系统电容电流值的基础上，可修正消弧线圈的脱谐度，避免系统处于补偿不足或者过度补偿的情况，保证系统在接地故障发生时有效熄灭故障电弧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，具体包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值，接地变压器档位；

所述步骤1中的电容电流水平估计值，根据系统网架的结构，可以估算出电容电流的大致取值范围。结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、接地变压器档位以及阻尼电阻值，此时接地变压器的档位三相一致。

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下的系统中性点位移电压；

所述步骤2中测量该工况下的系统中性点位移电压，此时的中性点位移电压并不是由系统不平衡而引起的零序电压的全部，而是经过接地变压器零序阻抗分压后，其余部分的分量。

根据公式(1)-(3)可以得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_un为系统不平衡电压，Z_j为接地变压器单相零序阻抗。接地变压器三相档位一致时，等效阻抗为Z_j/3，ω为系统角频率，j为常数。

式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

步骤3：调整接地变压器不同相的档位，使其满足运行的要求，并测量系统中性点位移电压；

所述步骤3中调整接地变压器的不同相的档位。为提高消弧线圈对接地故障的灵敏度，常采用接地变压器档位差异化配置的措施，即接地变压器三相绕组调整至不同的档位，使系统的不平衡度扩大，便于消弧线圈补偿。

使式(1)中接地变压器的零序阻抗不相等，则式(1)变为

式中，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为调整后接地变压器的三相零序阻抗，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

步骤4：成套装置接入系统后，调节消弧线圈的档位以及阻尼电阻值，并测量中性点位移电压；

所述步骤4中调整消弧线圈的档位及阻尼电阻值，根据前几个步骤可以得到接地变压器中性点位移电压和系统不平衡度之间的关系，计算时应考虑由接地变压器不同档位零序阻抗所带来的影响因素，并调整消弧线圈档位和阻尼电阻值测量位移电压。

步骤5：根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

所述步骤5中计算系统的阻尼率、脱谐度时，应将消弧线圈和接地变压器的零序阻抗之和视为产生补偿电流的感抗，则此时需要使用经修正后的系统零序电压值。

按照式(4)得出接地变压器中性点位移电压和系统零序电压之间的关系，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。计算系统的阻尼率、脱谐度等按照式(5)推算：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，U_un为系统不平衡电压，ν是消弧线圈的脱谐度，d为系统阻尼率。由系统的脱谐度，以及当前消弧线圈的档位计算出系统的电容电流值，并按照修正后的系统零序电压值设置脱谐度。

所属领域的普通技术人员应当理解：

以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围，包括权利要求，被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤1：根据电容电流水平估计值，调整消弧线圈档位、阻尼电阻的阻值，接地变压器档位；

步骤2：根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下的系统中性点位移电压；

步骤3：调整接地变压器不同相的档位，使其满足运行的要求，并测量系统中性点位移电压；

步骤4：成套装置接入系统后，调节消弧线圈的档位以及阻尼电阻值，并测量中性点位移电压；

步骤5：根据步骤4测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

2.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：所述步骤1中的电容电流水平估计值，包括：根据系统网架的结构，估算电容电流的取值范围；结合所选设备的情况，设置消弧线圈档位、接地变压器档位以及阻尼电阻值，此时接地变压器的档位三相一致。

3.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：所述步骤2中测量该工况下的系统中性点位移电压，包括：此时的中性点位移电压是经过接地变压器零序阻抗分压后，其余部分的分量。

4.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤2中所述根据成套装置自带的电压互感器，测量该工况下的系统中性点位移电压，具体包括以下步骤；根据公式(1)-(3)得到此时中性点位移电压与系统三相不平衡度、脱谐度的关系：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值，U_un为系统不平衡电压，Z_j为接地变压器单相零序阻抗；接地变压器三相档位一致时，等效阻抗为Z_j/3，ω为系统角频率，j为常数。

式中：ν是消弧线圈的脱谐度，I_C是系统电容电流，I_L是消弧线圈的补偿电流，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

5.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤2中所述步骤3中调整接地变压器不同相的档位，是采用接地变压器档位差异化配置的措施，即接地变压器三相绕组调整至不同的档位，使系统的不平衡度扩大。

6.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤3中所述调整接地变压器不同相的档位，使其满足运行的要求，并测量系统中性点位移电压，包括：

使式(1)中接地变压器的零序阻抗不相等，则式(1)变为：

式中，U_A、U_B、U_C为三相电压，Z_A、Z_B、Z_C为调整后接地变压器的三相零序阻抗，

为接地变压器中性点位移电压，L_arc为消弧线圈在当前位置的电感，R为阻尼电阻的电阻值。

7.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤4中所述调整消弧线圈的档位及阻尼电阻值，是根据前几个步骤得到接地变压器中性点位移电压和系统不平衡度之间的关系，计算时考虑由接地变压器不同档位零序阻抗所带来的影响因素，并调整消弧线圈档位和阻尼电阻值测量位移电压。

8.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤5中所述计算系统的阻尼率、脱谐度时，将消弧线圈和接地变压器的零序阻抗之和视为产生补偿电流的感抗，则此时需要使用经修正后的系统零序电压值。

9.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤5中所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，是根据式(4)得出接地变压器中性点位移电压和系统零序电压之间的关系，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值。

10.根据权利要求1所述的一种三相不平衡系统电容电流测试修正方法，其特征是：步骤5中所述根据上述过程测量所得的中性点位移电压，计算系统的阻尼率、脱谐度，间接求出系统的电容电流值，具体包括：

计算系统的阻尼率、脱谐度等按照式(5)推算：

式中：

为接地变压器中性点位移电压，U_un为系统不平衡电压，ν是消弧线圈的脱谐度，d为系统阻尼率；由系统的脱谐度，以及当前消弧线圈的档位计算出系统的电容电流值，按照修正后的系统零序电压值设置脱谐度。

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