一种空心电抗器匝间故障保护装置及其方法

一种空心电抗器匝间故障保护装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统微机保护领域，特别涉及一种空心电抗器匝间故障保护装置 及其方法。
【背景技术】
[0002] 电抗器是电力系统不可或缺的电力设备，广泛应用于无功补偿装置，限制冲击电 流或故障电流，补偿线路容性电流。随着我国电网建设的迅速发展，高压电抗的应用也越来 越普遍。
[0003]目前，高电压电抗器一般采用单相独立结构，特大容量时常采用单相2台独立安 装的模式；此外，为有效缩小事故范围，已有明文规定(例如国家电网公司《十八项电网重大 反事故措施》）明确要求新建工程空心电抗器需按照平放布置，不应采取叠装放置。电抗器 故障主要有：匝间短路，单相接地。匝间短路是最为常见的电抗器故障，由于其故障电流为 穿越性电流，纵差保护失效，加之国内还没有专门完善的保护措施，绝大部分电抗器都没有 设置保护，这对电力系统安全稳定运行及其不利。如果电抗器发生故障，没有采用及时有效 的保护，电抗器在短时间即可达到熔点引起严重烧毁，甚至对其他电力设备造成影响。据有 关资料统计，1999年~2003年，全国电网高电压电抗器保护正确率仅为27. 27%，这几年，电 抗器故障频频发生，且逐年上升。当前，国内对电抗器匝间保护的研宄取得了一些成绩，提 出基于端电压变化、功率变化，磁通变化，温度变化的研宄成果。由于不可抗拒的原因，很多 理论研宄只处于在实验室验证阶段，而现场绝大部分电抗器并未设置有效的保护装置。
[0004] 从实际运行情况来看，国内已配置的匝间保护装置主要难题是对整定值的确定， 常常出现误动、拒动，并没有达到实际效果。
[0005] 鉴于此，市场已经开始要求电抗器配置专门的、行之有效的匝间保护装置。所以目 前迫切需要解决匝间短路的整套检测方案，能在故障初期及时发现，避免事故进一步扩大。

【发明内容】

[0006] 本发明提供了一种空心电抗器匝间故障保护装置及其方法，通过对现场已运行电 抗器增设保护装置，能实时监测保护电抗器内部运行状况，装置结构简单，检测灵敏度高， 操作简单可行。
[0007] 本发明的技术方案如下： 本发明提出了一种空心电抗器匝间故障保护装置，其特征在于，包括低压感应线圈、平 衡变压器、微机保护器，所述的低压感应线圈安装在电抗器底部电位处，所述平衡变压器安 装在低压感应线圈下方，所述微机保护器安装在电抗器端部。
[0008] 所述低压感应线圈为三相感应线圈，所述低压感应线圈利用空心电抗器的漏磁通 间接测量空心电抗器的安匝数及其变化，空心电抗器保护方法感应线圈采用两种接线方 式，可以保护不同类型的电抗器，如双端星形接线电流保护适合滤波电抗器保护，开口三角 电压法适合保护大型并联电抗器；所述平衡变压器用于消除三相电抗器的制造误差以及安 装误差；所述微机保护装置用于判断是否发生匝间故障。
[0009] 所述的空心电抗器匝间故障保护方法，其特征在于，包含以下步骤： 步骤一：空心电抗器匝间故障判断，在空心电抗器上安装感应线圈，利用感应线圈感应 的电压或电流的不平衡情况，准确判断匝间故障及其发展过程；计算感应线圈感应电压，利 用平衡变压器消除三相电抗器的制造误差以及安装误差，判定电抗器故障情况； 步骤二：空心电抗器的匝间保护判断：采用两组线圈，采用2取2法判断，增加保护的 可靠性，所述判断方法可根据应用场合不同采取不同的判断信号，对于普通并联电抗器采 用工频电压或电流，对于滤波电抗器采用谐波电压或电流； 步骤三：空心电抗器保护方法的防误动措施： (1) 通过安匝数变化率大小防止线路发生的不对称故障导致保护误动(若为外部故障 安匝数变化率会变很大，电抗器匝间故障安匝数变化率较小）； (2) 通过滤除3的倍数次谐波防止谐波导致保护误动； (3) 接入线路三相电流，从线路电流互感器接入微机保护，辅助判断分相电抗器的电感 变化，以此最为辅助判断条件。
[0010] 本发明的有益效果：为并联电抗器，串联限流电抗器，滤波电抗器，电容器限流电 抗器等最常用电抗器匝间故障保护装置及其方法，适应性强，效果良好，应用广泛。
【附图说明】
[0011] 图1:空心电抗器匝间短路保护感应线圈开口三角接线电压保护方式； 图2 :空心电抗器匝间短路保护感应线圈双端星形接线电流保护方式； 图3 :空心电抗器匝间短路保护感应线圈安装示意图。
【具体实施方式】
[0012] 本发明专利所述的空心电抗器匝间故障保护方法，具有原理清晰，判断简单直接 的特点，利用低压感应线圈测量高压电抗器的工作状态，即相当于给受保护的电抗器增加 了一个开路副线圈(变成变压器)。低压感应线圈布置在电抗器底部大地电位处，测量设备 简单可靠，设备造价低，具体操作步骤如下所示： 步骤一：利用感应线圈感应的电压或电流的不平衡情况，准确判断匝间故障及其发展 过程： (1) 电压方法，利用正常情况下被保护三相电抗器安匝对称一致，感应线圈感应电压三 相对称平衡，开口三角电压为零(或为某一基准值)，某相电抗器发生匝间故障后，此相电抗 器其漏磁通的安匝发生较大变化，三相感应线圈感应到的电压出现不平衡，反映在开口三 角接线方式上就出现了较大不平衡电压，由此可准确判断匝间故障及其发展过程； (2) 电流方法，正常情况下三相电抗器安匝对称一致，通过漏磁通感应到感应线圈的感 应电压三相对称平衡，星形短路接线方式的三相回路短路电流三相对称一致，其短路两端 输出电流为零(或为某一基准值)，当某相电抗器发生匝间故障后，此相电抗器其漏磁通的 安匝发生较大变化，三相感应线圈感应到的电压出现不平衡，反映在在星形短路接线方式 上就会在星形短路点两端输出不平衡电流，以此判断匝间故障及其发展过程。
[0013] 步骤二：计算感应线圈感应电压，利用平衡变压器消除三相电抗器的制造误差以 及安装误差，判定电抗器故障情况： 感应线圈的安匝数通过受保护电抗器平均匝数，线包直径，线包高度，电抗器与感应 线圈的中心距离，感应线圈直径等技术参数来计算所得，根据磁感应定律，感应线圈感应电 压1
感应电压eA、eB、e。经过平衡变压器后，消除三相电抗器本身的制造、安装误差，然后 三相首尾相连形成开口三角保护及双端星形接线电流保护，通过不平衡电压卬。=e A + e B + e及电流（1。=14 +IB +1。）来判定电抗器故障情况，能有效区分外部及内部故障情况。 [0014] 所述空心电抗器保护方法为：采用两组线圈，采用2取2法判断，增加保护的可靠 性。其中所述判断方法可根据应用场合不同采取不同的判断信号，对于普通并联电抗器，可 采用工频电压或电流，对于滤波电抗器可采用谐波电压或电流。
[0015] 其中所述空心电抗器保护方法采取如下防误动措施： (1) 通过安匝数变化率大小防止线路发生的不对称故障导致保护误动(若为外部故障 安匝数变化率会变很大，电抗器匝间故障安匝数变化率较小）； (2) 通过滤除3的倍数次谐波防止谐波导致保护误动； (3) 接入线路三相电流，从线路电流互感器接入微机保护，辅助判断分相电抗器的电感 变化，以此最为辅助判断条件。
【主权项】
1. 一种空心电抗器匝间故障保护装置，其特征在于，包括低压感应线圈、平衡变压器、 微机保护器，所述的低压感应线圈安装在电抗器底部电位处，所述平衡变压器安装在低压 感应线圈下方，所述微机保护器安装在电抗器端部。2. 如权利要求1所述的电抗器匝间故障保护装置，其特征在于，所述低压感应线圈为 三相感应线圈。3. 所述的空心电抗器匝间故障保护方法，其特征在于，包含以下步骤： 步骤一：空心电抗器匝间故障判断，在空心电抗器上安装感应线圈，利用感应线圈感应 的电压或电流的不平衡情况，准确判断匝间故障及其发展过程；计算感应线圈感应电压，利 用平衡变压器消除三相电抗器的制造误差以及安装误差，判定电抗器故障情况； 步骤二：空心电抗器的匝间保护判断：采用两组线圈，采用2取2法判断，增加保护的 可靠性，所述判断方法可根据应用场合不同采取不同的判断信号，对于普通并联电抗器采 用工频电压或电流，对于滤波电抗器采用谐波电压或电流； 步骤三：空心电抗器保护方法的防误动措施： (1) 通过安匝数变化率大小防止线路发生的不对称故障导致保护误动(若为外部故障 安匝数变化率会变很大，电抗器匝间故障安匝数变化率较小）； (2) 通过滤除3的倍数次谐波防止谐波导致保护误动； (3) 接入线路三相电流，从线路电流互感器接入微机保护，辅助判断分相电抗器的电感 变化。
【专利摘要】本发明涉及电力系统微机保护领域，特别涉及一种空心电抗器匝间故障保护装置及其方法。一种空心电抗器匝间故障保护装置，其特征在于，包括低压感应线圈、平衡变压器、微机保护器，所述的低压感应线圈安装在电抗器底部电位处，所述平衡变压器安装在低压感应线圈下方，所述微机保护器安装在电抗器端部。为并联电抗器，串联限流电抗器，滤波电抗器，电容器限流电抗器等最常用电抗器匝间故障保护装置及其方法，适应性强，效果良好，应用广泛。
【IPC分类】G01R31/06, H02H7/00, H01F17/00
【公开号】CN104953545
【申请号】CN201510295011
【发明人】贾跟卯, 骆福权, 闫晓斌, 樊晓辉
【申请人】珠海蓝瑞盟电气有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月2日