背景与意义
配电网接地故障每年导致国内外人身伤亡上千人、火灾数十起、停电损失上千亿元。例如，2016年西安35kV电缆中间头爆炸起火造成巨大损失，2020年西昌10kV线路放电引发森林火灾。习近平总书记批示要求遏制事故灾难，保障人民生命财产安全。配电网长期存在接地故障引发的“触电、起火、过电压、停电”四大痛点，需攻克“瞬时故障安全消弧、永久故障快速保护隔离”的技术瓶颈。《防止电力生产事故的二十五项重点要求》要求配置主动干预型消弧装置。国家电网、南网及国家能源局提出触电火灾防护要求，要求10kV中性点不接地系统单相接地故障时，在1.5s内检测并抑制故障线路电压至250V以下。
电流电压混成消弧原理
传统消弧线圈仅补偿电容电流，瞬时故障消弧率仅60%，对电缆和绝缘线故障消弧能力差。别列柯夫消弧理论指出，单相接地电弧熄灭与电流电压特性密切相关，需在高频振荡电流或工频电流过零时熄弧，且故障点恢复电压需小于绝缘耐受电压。电流消弧方法抑制故障电流，促进绝缘耐受电压恢复；电压源调控外加电压，强迫故障点恢复电压持续低于绝缘耐受电压，实现故障消弧。电流电压混成消弧创新思路为中性点接地装备协同抑制故障电流与恢复电压，实现强迫故障电流过零熄弧后动态恢复电压小于绝缘介质耐受电压。
电流电压混成消弧装备
装备分为电力电子型（采用电力电子逆变器产生可控电压源）和非电力电子型（将故障相电源电压反相馈入中性点）。发明了电流电压混成消弧线圈，在调容式消弧线圈基础上增加副边绕组，施加接地变压器二次电源调控故障相电压，实现电流电压全补偿消弧。改造后可消除间隙性弧光过电压，预防触电、起火、过电压和停电事故，有望减少接地故障停电率50%，特别适用于林区草原电网和高可靠性电网。
现场应用
已获美国、欧盟、俄罗斯、日本、澳大利亚等国发明专利150余项，规模化应用于全国9个省市，成功运行应用300余套。用户公开报道该发明为消弧利器和触电火灾安全防护盾牌，建立了国内外专利池，荣获多项专业重大奖项。现场运行情况表明，中性点电压源成功消除间隙性弧光接地故障，避免相间故障和停电隔离。某变电站改造后，接地故障跳闸次数同比减少64.2%，未发生触电起火事故。10kV架空线安装6套装置后，永久性接地故障次数减少58%，装置动作补偿131次。
优势比较
与传统消弧线圈技术比较：有效避免瞬时性单相接地故障跳闸，降低50%单相接地故障停电概率；快速钳制非故障相电压，杜绝间歇性弧光接地过电压、铁磁谐振和相间故障；降低人身触电风险；高达20kΩ单相高阻接地故障检测能力。与有源（残流）全补偿消弧技术比较：中性点电压源消弧技术以故障相电压为控制目标，开环控制，实现简单，控制精度高，可采用传统变压器实现，造价低、可靠性高。与主动干预型转移消弧技术比较：电压调控范围不同，安全性更高，经济适用范围更广，无选相错误或发展为相间故障引发接地大电流风险。
研究结论
电流电压混成消弧技术颠覆了现有消弧线圈电流消弧原理，在接地故障1s后在中性点外加故障相反相电压，故障抑制率提升至100%，高阻接地故障保护能力高达16kΩ。有效破解了接地故障引发的“触电、起火、停电和过电压”行业痛点，经济社会效益显著。电流电压混成消弧装备已完成300余套近3年运行的中试，特别适用于母线电容电流小于150A系统，期望两年内在全国推广，四年内在全球推广。
