配电网带电作业零电位控制方法与流程

本发明涉及配电网带电作业技术领域；特别涉及一种配电网带电作业零电位控制方法。

背景技术：

配电网是我国电网的重要组成部分，进行配电网带电作业是减少配电网停电时间、提高配电网供电可靠性和优质服务水平的重要手段之一。目前，配电网带电作业在国内外已经广泛开展，主要分为绝缘杆作业法(也称间接作业法)和绝缘手套作业法(也称为直接作业法)。前者是以绝缘工具为主绝缘、绝缘防护用具为辅助绝缘的间接作业法；后者是以绝缘斗臂车的绝缘臂或绝缘平台为主绝缘，作业人员戴着绝缘手套直接接触带电体的直接作业法。

但配电网带电作业不同于输电网，其带电作业空间狭窄，作业过程中难以满足安全距离要求。采用绝缘斗臂车实施带电作业时，其作业高度不得低于3.5米；而实际工作环境中，部分配电网检修作业的高度只有3米甚至更低，并且由于作业空间狭窄，导致绝缘斗臂车无法实施作业。为此，专利“一种10kv配电线路及设备带电作业方法”，申请号为：201611005664.2，提出了一种适用于狭小空间内的配电线路及设备带电作业方法，通过制定施工作业方案，配合使用绝缘工具实现高效作业；专利“带电作业方法”，申请号为：201410359956.0，提出了一种带电作业方法，通过在工作区域内设置绝缘毯以覆盖带电工作区域内的除待操作件以外的带电体，降低带电工作人员在工作过程中触电的几率。

以上现有技术基本是从绝缘防护的角度处理带电作业人身安全问题，没有从降低作业点电压的角度考虑带电作业人身安全问题，存在以下缺点：(1)无法将作业点电压控制到人工安全作业范围内，不能实现零电位的安全带电作业，高压带电作业存在人身安全风险；(2)现有设备带电作业时对地安全防护等级高，作业成本高，操作复杂，作业时间长，无法实现安全高效带电作业。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种配电网带电作业零电位控制方法，通过将作业点电压控制到安全作业范围内，实现安全高效带电作业。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

带电作业时，在带电作业点附近的作业相外加接地装置，或在变电站安装对地电流源或对地电压源，或在变压器的作业电网侧绕组的分接抽头对地短路，从而将作业点电压控制到安全作业范围内。

为了更好地实现发明目的，本发明可进一步采用如下技术手段：

所述电流源或电压源接入作业电网母线与地之间，或线路与地之间，或中性点与地之间，或变压器的作业电网侧绕组的分接抽头与地之间。

进一步地，所述电压源输出的电压为：使作业点电压降低；其中是正常电网电压源未接入条件下的接入点正常电压，零序电压变化量由公式计算，为正常运行条件下的零序电压，为外加电压源后的零序电压，为作业相的电源电压，为作业相母线与作业点之间的电压降，为作业点电压，取值范围为为作业点安全作业容许的最大电压。

进一步地，所述电流源输出的电流为：其中σy0为配电网对地零序导纳。

进一步地，所述对地短路的分接抽头的选取方法为：定义变压器每相分接抽头编号从中性点到出口依次递增，带电作业时，选择中性点到该抽头的线圈匝数大于或等于的分接抽头对地短路，选择的分接抽头编号越大，作业点电压越低；其中为作业相母线的电压，n为作业相绕组的总匝数。

进一步地，在带电作业点前后300米内外加接地装置。

进一步地，所述电流源为采用电力电子器件或控制装置产生可控电流的电源，电压源为采用电力电子器件或控制装置产生可控电压的电源。

本发明的有益效果是：

(1)能够将配电网作业点电压控制到人工安全作业范围内，降低带电作业的人身安全风险，同时兼顾供电可靠性和作业人员人身安全性，甚至能够实现配电网作业点零电位的安全带电作业；(2)能够降低带电作业时对地的安全防护等级，简化作业程序，降低作业成本，缩短作业时间，实现安全高效带电作业。

附图说明

图1是在带电作业点附近外加接地装置的配电网带电作业零电位控制原理图。

图2是在变电站安装电流源的配电网带电作业零电位控制原理图。

图3是在变电站安装电压源的配电网带电作业零电位控制原理图。

图4是在变压器非有效接地配电网侧绕组设置多个分接抽头，并选择作业相绕组的分接抽头对地短路的配电网带电作业零电位控制原理图。

具体实施方式

本发明的基本工作原理如下：带电作业时，在带电作业点附近的作业相外加接地装置，或在变电站安装电流源或电压源，或在变压器的作业电网侧绕组的分接抽头对地短路，从而将作业点电压控制到安全作业范围内，其安全作业电压范围为：不超过500v。

下面结合附图对本发明的发明内容作进一步的说明和解释。

如图1所示，在非有效接地配电网中，分别为系统三相电源电压，c0为系统对地电容，r0为系统对地泄漏电阻，as、bs、cs为y/△接线变压器非有效接地系统侧绕组，sa，sb，sc为开关，m为接地装置，变压器非有效接地系统侧绕组的一端引出线直接与非有效接地系统a、b、c三相连接，变压器非有效接地系统侧绕组做星形接线后引出中性点n再经阻抗z接地；as、bs、cs为变压器低压侧绕组，低压侧绕组采用三角形接线，如需在配电网c相的d点进行带电作业，在距离d点前50米设置外加接地装置m，并将开关sc闭合，则与开关sc连接的接地点电压为零，从而将作业点d点的电压控制到安全作业电压范围内。

如图2所示，在非有效接地配电网中，分别为系统三相电源电压，c0为系统对地电容，r0为系统对地泄漏电阻，as、bs、cs为y/△接线变压器非有效接地系统侧绕组，s为开关，变压器非有效接地系统侧绕组的一端引出线直接与非有效接地系统a、b、c三相连接，变压器非有效接地系统侧绕组做星形接线后引出中性点n再经阻抗z接地；as、bs、cs为变压器低压侧绕组，低压侧绕组采用三角形接线，为作业相母线与作业点d之间的电压降；如需在配电网c相的d点进行带电作业，在非有效接地系统侧的母线与地，或线路与地，或中性点与地，或变压器t1绕组的分接抽头与地之间外加电压源(可为单相对地电压源或零序电压源)，将导致整个配电系统的对地电压同时升高或降低，变化量为：则则其中是正常电网电压源未接入条件下的接入点正常电压，零序电压变化量由公式

计算，为正常运行条件下的零序电压，为外加电压源后的零序电压，其中为作业点电压，取值范围为为作业点安全作业容许的最大电压，由以上可知：

故从式(1)可知，调控外加电压源可以实现对作业点电压的控制，注入电流强迫作业点电压下降，当下降到不超过作业点安全作业容许的最大电压时，实现配电网作业点带电安全作业。

如图3所示，在非有效接地配电网中，分别为系统三相电源电压，c0为系统对地电容，r0为系统对地泄漏电阻，a1、b1、c1、a2、b2、c2为z型接地变压器非有效接地系统侧绕组，s为开关，变压器非有效接地系统侧绕组的一端引出线直接与非有效接地系统a、b、c三相连接，变压器非有效接地系统侧绕组做z型连接后的另一端引出中性点n再经阻抗z接地；a1、b1、c1为接地变压器低压侧绕组，低压侧绕组采用星形接线，引出端用a，b，c，n表示，为零序电压，为作业相母线与作业点d之间的电压降，为作业点电压，取值范围为为作业点安全作业容许的最大电压；如需在配电网c相的d点进行带电作业，在变压器非有效接地电网中性点与地之间外加电流源(可为单相对地电流源或零序电流源)，调控电流源往系统注入电流由基尔霍夫定律可知：

式(2)中ω为系统角频率。因设三相电源对称，代上式得：

考虑非有效接地系统正常运行条件下的三相对地参数不对称产生的零序电压影响，式(3)中的零序电压u0用零序电压变化量代替，则式(3)可改为：

其中σy0为配电网对地零序导纳，为正常运行条件下的零序电压。

故从式(4)可知，调控注入电流可以实现对作业点电压的控制，注入电流强迫作业点电压下降，当下降到不超过作业点安全作业容许的最大电压时，实现配电网作业点带电安全作业。

另需说明的是，如需在配电网c相的d点进行带电作业，采取外加电流源注入电流实现作业点零电位控制，注入电流由作业点电压的目标值唯一确定，且从变压器非有效接地电网侧绕组c1的分接抽头，或母线，或中性点，或线路注入，均可实现该目的。

如图4所示，在非有效接地配电网中，分别为系统三相电源电压，c0为系统对地电容，r0为系统对地泄漏电阻，as、bs、cs为y/△接线变压器非有效接地系统侧绕组，s为开关，变压器非有效接地系统侧绕组的一端引出线直接与非有效接地系统a、b、c三相连接，变压器非有效接地系统侧绕组做星形接线后引出中性点n再经阻抗z接地；as、bs、cs为变压器低压侧绕组，低压侧绕组采用三角形接线，为作业相母线电压，为零序电压，为作业相母线与作业点d之间的电压降，为作业点电压，取值范围为为作业点安全作业容许的最大电压；在变压器非有效接地配电网侧绕组设置多个分接抽头(所谓多个分接抽头是指a、b、c三相绕组的分接抽头总和为三个或三个以上)，且每相绕组的分接抽头数量设置范围为1-30个，定义每相分接抽头编号从中性点到出口依次递增，如需在配电网c相的d点进行带电作业，选择中性点到该抽头的线圈匝数大于或等于的分接抽头x对地短路，选择的分接抽头编号越大，作业点电压越低，其中为作业相母线的电压，n为作业相绕组的总匝数，此时对应的作业相母线电压也可表示为：nx为作业相绕组中该分接抽头x到中性点的线圈匝数，则有：

故从式(5)可知，选择分接抽头对地短路可以实现对作业点电压的控制，强迫作业点电压下降，当下降到不超过作业点安全作业容许的最大电压时，实现配电网作业点带电安全作业。