专利名称：虚拟接地输配电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及3～35KV中压输配电系统。
背景技术：
在我国3～35KV中压输配电系统中，中性点的接地方式涉及到技术、经济、安全等诸多因素，常规的接地方式分有直接接地、不接地、谐振接地、小电阻接地、高阻接地。
在3～35KV中压系统中，中性点不接地的三线制电力系统由于投资、运行经济，供电可靠性高被广泛采用；但是当发生单相弧光接地时，弧光的燃烧熄灭，再燃烧再熄灭如此循环，造成系统对地电容的电荷重新分布和积累产生过电压，也就是常说的“单相弧光接地过电压”，极易引起电气设备内绝缘的损伤或击穿引发事故，造成严重损失。随着电网规模的扩大，电缆的大量应用，接地电容电流越来越大，其在发生单相接地时，电弧不能自熄，会产生很高的过电压，已不适应现代电力发展之需要。
谐振接地即消弧线圈接地，是根据流过故障点的工频电感电流和工频电容电流相位差180°的特性，两种电流叠加使流经故障点的总电流趋于0，弧光不能维系燃烧而熄灭，故障点周围的绝缘介质“空气”得以补充新鲜空气，故障点绝缘强度能够恢复到正常的绝缘强度，故障相对地电压的恢复不能使故障点的绝缘再次击穿，系统恢复到正常运行。几十年来消弧线圈为电力系统做出了巨大贡献。谐振接地具有很高的供电可靠性和安全性。但其存在着过电压倍数高，精确调谐难度大，选线准确率低，组件多，结构复杂，装置自身故障率高，不利于电网的远景规划等缺点，同时在有电缆线路组成的供电系统中，电缆发生单相弧光接地时，消弧线圈却无法消弧保障系统供电的安全性。这是因为电缆线路一旦击穿，故障点的绝缘强度几乎为0，故障点的绝缘不能恢复到正常绝缘水平，弧光熄灭后故障相对地电压的恢复会使故障点的绝缘再次击穿燃弧，系统不能恢复正常对地电压下运行。
小电阻接地，是由于消弧线圈在电缆线路中不能发挥消弧的作用，人们不得不选择中性点经电阻接地方式，加大流经故障点电流使保护启动跳开故障线路，以牺牲中性点非接地电力系统投资、运行经济和供电可靠性为代价来换取系统的安全运行。供电可靠性已成为电力系统发展水平的重要考核指标，小电阻接地系统在发生单相间歇性弧光接地或其他因素引起的短时接地时，不能熄弧，必须立即跳闸，这不仅增加了断路器的维护工作量，对生产工艺连续性较强的用户也是不适应的，不能满足现代人们的生活要求。另外，小电阻接地系统在发生单相接地时，接地电流很大，由此形成的跨步电压较高，对接地故障点附近的人身安全产生很大威胁。在人们的生活和生产中，如果不慎触电，生还的概率极小，同时接地电流引起的地电位升高对低压设备的安全也产生严重威胁。还有对通讯的干扰严重，现在电子设备的应用是越来越广泛，其抗干扰能力很低，小电阻接地系统在发生单相接地时，其较大的接地电流对通讯线路、通讯设备以及二次线路和设备等将产生很大的干扰。
高阻接地，是为了提高选线准确率，试图选线加跳闸的方式来实现系统的安全运行，克服小电阻接地接地电流大和不接地过电压高的问题，实际情况无法保证100％准确选线，使用比较少。但高阻接地可以泄放谐振和单相接地的电磁能量，在发生单相接地时仍然可以维持运行一段时间，具有较高的供电可靠性和安全性，但仍然存在着过电压水平较高的缺陷，对接地电容电流较大的电网仍不能适应。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处提供一种虚拟接地输配电系统，为小电流接地系统单相接地故障时系统对地电容所储存的电荷，防止故障相和健全相对地电压向正常状态恢复过程中产生过电压及引发的铁磁谐振，并有利于故障点不再重燃，同时对于瞬间故障具有消弧作用，对于系统各种谐振具有消谐作用，对于永久性故障大幅度降低过电压倍数使系统能按规程继续运行2小时不危害系统安全，对于雷击引起的系统对地电荷具有能量具有消耗作用。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是本发明虚拟接地输配电系统的结构特点是在系统中设置虚拟接地变压器JDB，虚拟接地变压器JDB的一次侧三相绕组分别接入系统中对应的各相线，虚拟接地变压器JDB的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，虚拟接地的形成是在开口两端跨接阻抗ZW，或直接将开口短接形成虚拟接地变压器二次侧的三角形连接。
本发明虚拟接地输配电系统的结构特点也在于所述阻抗为纯电阻R或为阻基波滤波电路与电阻R串联组成。
本发明中虚拟接地变压器的功率根据系统对地电容和系统电压的大小进行设置，阻抗的阻抗值根据系统对地电容和系统电压的大小进行控制和设置。具体设置为虚拟接地变压器的功率和虚拟接地阻抗消耗能量功率都大于或等于(系统对地电容×暂态量的电压幅值2)÷2的能量在1～10ms衰减至少60％。
系统正常情况下三相电压Ua＝Um sin(ωt+)Ub＝Um sin(ωt+-120°)Uc＝Um sin(ωt++120°)
Ua+Ub+Uc＝0中性点虚拟接地变压器的二次侧三相电压分别为(假设一二次侧相位相同，不影响讨论结果)Una＝K×UaUnb＝K×UbUnc＝K×UcUm为一次侧幅值中性点虚拟接地变压器开口的电压UΔ＝Una+Unb+Unc＝(Ua+Ub+Uc)＝0开口的两端电压为0，与系统中性点的电位相同，等效系统虚拟接地。
因此，正常情况下将中性点虚拟接地变压器开口三角短接或经电阻短接，回路中没有电流，中性点虚拟接地变压器(开口短接)和投入的电阻不会发热。
发生单相接地时刻的暂态过电压及燃弧时流经弧道的高频电流产生的高频电压，均在开口反映其能量被消耗，大幅度降低了暂态过电压值，消除了高频电流对弧道的影响，有利于弧光不再重燃；弧光熄灭时刻，在系统对地电容上储存的电荷能量被消耗，防止了其与三相电压叠加形成各相对地2倍的工频过电压，降低弧道电压的恢复速度和幅值，有利于弧光不再重燃；同时大幅度降低了弧光重燃时刻的初始值，使弧光接地过电压小于2.5倍，避免故障的进一步发展。这是目前所有接地系统以及各种消弧装置都不具备的，使系统的可靠性到达极大的提高。发生永久性接地时，由于过电压倍数较低，可以按规程要求运行两个小时以内。
当系统发生谐振时，本发明装置快速消耗谐振能量，三相电压很快恢复到正常电压水平，不仅保护了系统的绝缘安全，同时保证电压互感器的特性永远处于线性区域，呈高感抗，保证谐振不再发生，具有小电阻、高阻接地的优点。
雷击发生后避雷器的残压在4倍左右，其对应的电荷储存在系统对地电容上，其能量被本装置消耗，防止了其与相电压叠加产生的工频过电压危害系统绝缘。
谐波在三相中的表象是不对称的，本发明装置也能消耗谐波能量，可以降低谐波对系统的危害。
在110KV以上电力系统中，虽然是中性点直接接地系统，但为了减小接地电流，不是所有的变压器中性点都接地，本发明装置可以保护不接地变压器中性点绝缘。
如合空母线、投切空线路、投切电容、投切空载变压器、投切电抗器、系统扰动等等都会“激发”能量，本发明吸收泄放“激发”的能量，可从根本上防止此类过电压的产生，为系统的安全带来保障。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在本发明为中性点不接地系统提供了虚拟接地方式，能够快速消耗储存在相对地电容上的电荷，使故障相、健全相向正常对地电压恢复过程中，电荷得到快速消耗，故障相对地电压的峰值趋于相电压峰值，故障点不再击穿，系统恢复正常状态运行。有效防止了故障相、健全相向正常对地电压恢复过程中的过电压，防止了铁磁谐振，同时延缓故障相对地电压恢复速度有利于故障点不再重燃。
图1为本发明电路结构示意图。
图2为本发明另一实施方式电路结构示意图。
图3为本发明又一实施方式电路结构示意图。
图中BYQ为系统电源变压器、JDB为中性点虚拟接地变压器。
以下通过具体实施方式
，并结构附图对本发明作进一步描述具体实施方式
实施例1参见图1，本实施例中的虚拟接地阻抗ZW为可调电阻，这种结构形式在系统三相电压不平衡和当发生单相接地时，系统三相对地电压不对称，三相电压相加不等于零，基波在虚拟接地变压器JDB的开口输出不等于零，因此虚拟接地电阻R消耗基波功率。
实施例2参见图2，本实施例中的虚拟接地阻抗为阻基波电路和电阻R的串联设置，由于设置阻基波电路，因此在虚拟接地电阻R上不消耗基波功率。
实施例3参见图3，本实施例中的虚拟接地阻抗为阻基波电路和电阻R的串联，正常情况下控制器闭合开关J短接阻基波电路，使开口两端连接的仅仅是电阻R，当发生单相接地时打开开关J，把阻基波电路投入，以避免虚拟接地阻抗消耗基波能量。
权利要求
1.虚拟接地输配电系统，其特征是在所述系统中设置虚拟接地变压器(JDB)，所述虚拟接地变压器(JDB)的一次侧三相绕组分别接入系统中对应的各相线，虚拟接地变压器(JDB)的二次侧三相绕组首尾相连而串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，虚拟接地的形成是在所述开口两端跨接阻抗(ZW)，或直接将所述开口短接形成虚拟接地变压器二次侧的三角形连接。
2.根据权利要求1所述的虚拟接地输配电系统，其特征是所述阻抗为纯电阻(R)或为阻基波滤波电路与电阻(R)串联组成。
全文摘要
虚拟接地输配电系统，其特征是在系统中设置虚拟接地变压器，其一次侧三相分别接入系统中对应的各相线，二次侧三相绕组相串联，其中任一相邻两相绕组之间设置为开口，虚拟接地的形成是在开口两端跨接阻抗，或直接将开口短接形成虚拟接地变压器二次侧的三角形连接。本发明为中性点不接地系统提供了虚拟接地方式，能够快速消耗储存在相对地电容上的电荷，有效防止了故障相、健全相向正常对地电压恢复过程中的过电压，防止了铁磁谐振，同时延缓故障相对地电压恢复速度有利于故障点不再重燃。
文档编号H02H9/04GK101055989SQ20071002023
公开日2007年10月17日 申请日期2007年3月9日 优先权日2007年3月9日
发明者张云一 申请人:张云一