電抗器的匝間保護(hù)

電抗器的匝間保護(hù)【南自：WDK-600微機電抗器保護(hù)裝置】匝間短路保護(hù)大型電抗器多采用分相式結(jié)構(gòu)，其主要故障為電抗器單相接地和匝間短路，因此匝間短路保護(hù)也是電抗器的主保護(hù)。匝間保護(hù)采用了新原理，它由電抗器高壓零序電流、零序電壓組成的零序阻抗繼電器。它彌補了以前阻抗補償原理存在過補償和欠補償，補償度難整定的不足。新原理不僅定性地分析了故障類型，而且從定量地角度分析故障特征圖中：K1一匝間短路故障；K2一電抗器內(nèi)部接地故障；K3—區(qū)外接地故障(1)匝間短路K1當(dāng)電抗器匝間短路時，零序源在電抗器內(nèi)部，即由電抗器向系統(tǒng)送出零序功率。如下圖所示，此時零序電壓與零序電流的關(guān)系U0=-10jX0，端口測量到的是系統(tǒng)的零序阻抗圖圖5匝問短路時扇和I。內(nèi)部單相接地故障K2電抗器內(nèi)部接地故障時，零序源在電抗器內(nèi)部，零序電壓及零序電流關(guān)系如下圖所示。此時零序電壓與零序電流的關(guān)系U0=-10jX0，零序電流超前零序電壓。端口測量到的是系統(tǒng)的零序阻抗醫(yī)6果嗾地短路時確在I。外部單相接地故障K3電抗器外部接地故障時，零序源在電抗器外部，零序電壓及零序電流關(guān)系如下圖所示。此時零序電壓與零序電流的關(guān)系U°I°jX°，零序電流滯后零序電壓。端口測量到的是電抗器的零序阻抗圖7外部援地短路時也和I。由以上分析知：故障時，可以由系統(tǒng)零序回路零序源的所在位置來決定故障所在(在電抗器內(nèi)部還是在系統(tǒng)中)。從而可達(dá)到提高匝間保護(hù)動作靈敏度，同時克服了傳統(tǒng)保護(hù)在系統(tǒng)無窮大時電抗器內(nèi)部故障的死區(qū)問題，而在外部任何非正常運行工況下不會誤動匝間保護(hù)的整定，要躲過正常工況下由于三相電壓不平衡引起的零序電壓及三相TA不一致引起的零序電流。為確保匝間保護(hù)的靈敏度，零序監(jiān)控電流整定值應(yīng)較小。另外，在電抗器空投時，為防止勵磁涌流使匝間保護(hù)誤動，在電抗器空投時匝間保護(hù)零序監(jiān)控電流采用反時限特性的定值當(dāng)電抗器發(fā)生TA斷線及TV斷線時，都閉鎖匝間保護(hù)電抗器匝間保護(hù)動作后，瞬時跳開斷路器，并通過遠(yuǎn)方跳閘將線路對側(cè)斷路器跳開【南自：WDK-600微機電抗器保護(hù)裝置】【王維儉編著，電氣主設(shè)備保護(hù)的原理與應(yīng)用， 1996】并聯(lián)電抗器的匝間短路保護(hù)電抗器的的匝間短路是比較多見的一種內(nèi)部故障形式，但是當(dāng)短路匝數(shù)很少時，一相匝數(shù)短路引起的三相電流不平衡有可能很小，很難被繼電保護(hù)裝置檢出；而且不管短路匝數(shù)多大，縱差保護(hù)總不反應(yīng)匝間短路故障。為此必須考慮其它高靈敏的電抗器匝間短路保護(hù)雖然油浸式電抗器一定裝設(shè)輕、重瓦斯保護(hù)，它對匝間短路有保護(hù)作用，但500KV主設(shè)備應(yīng)有雙重主保護(hù)，因此還應(yīng)有另一套匝間短路保護(hù)如果電抗器每相有兩個并聯(lián)分支，即雙星型接線方式，這時和雙星型接線方式的發(fā)電機一樣，首先應(yīng)該裝設(shè)高靈敏度的單元件橫差保護(hù)，該保護(hù)不但是匝間保護(hù)的靈敏保護(hù)，而且還能有效地保護(hù)繞組內(nèi)部的接地短路，但對引出端的相間短路和接地短路無效，因為引出端的各種短路故障，兩組星型繞組完全一樣，因此在兩個中性點的連線上就沒有電流任何利用零序或負(fù)序電流（電壓）的保護(hù)方案，均不可能取得匝間短路的足夠靈敏度，因為假設(shè)匝間短路使一相阻抗改變3%時，估算零序或負(fù)序電流均小于1%,如此小的故障電流很難構(gòu)成性能良好的匝間短路保護(hù)沒有補償作用的零序功率方向保護(hù)U=I*x匝間短路時，電壓氣領(lǐng)先電流10;內(nèi)部單相接地時，電壓U0落后電流10;外部單相接地，電壓U落后電流I。存在兩個問題：（1）匝間短路時，若短路匝數(shù)很少，則U和I均很小，零序功率方向保護(hù)可能拒動（死區(qū)）；（2）單相接地（電抗器主要故障類型之一）不能和匝間短路共用一個零序功率方向保護(hù)具有補償作用的零序功率方向具有補償作用的零序功率方向原理的電抗器匝間短路保護(hù)，不僅可以提高零序功率方向匝間短路的靈敏度，同時也使該保護(hù)對內(nèi)部單相接地有一定的保護(hù)功能。在U0中增設(shè)補償電壓U，令U疽10*、式中x一補償電抗，一般取（0.6~0.8）x，x為電抗器零序電壓（即正序電抗）c0 RR故障情況下U0=U0+U0=10*（xd+X0）適當(dāng)選擇的x0，在匝間短路和部分繞組單相接地時，電壓U0領(lǐng)先10，起到保護(hù)作用;外部單相接地，電壓U0落后電流10，保護(hù)不誤動。這個保護(hù)本質(zhì)上是一個零序方向繼電器，計及系統(tǒng)實際存在的電阻，最大靈敏度不是900，而是850土50，動作區(qū)為1700土50方向繼電器引入補償電壓U0，在電抗器正常運行時可能出現(xiàn)最大不平衡零序電流10力，同時產(chǎn)生一個補償電壓U0力，在這個不平衡電流和補償電壓下，保護(hù)不應(yīng)誤動，所以保護(hù)還有一個最小動作電流10皿n，其值應(yīng)為10皿n>10b300~500KV并聯(lián)電抗器的零序功率方向原理的匝間短路保護(hù)，基于以下原因保護(hù)應(yīng)帶延時動作于跳閘外部故障暫態(tài)過程中零序不平衡電氣量的作用鄰近大容量變壓器合閘等系統(tǒng)操作引起的低頻或高頻電氣量擾動；線路分布電容與電抗器也可能產(chǎn)生某種頻率的諧振輸電線路三相切、合不同步，短時產(chǎn)生零序電流和電壓匝間短路保護(hù)動作后，經(jīng)延時跳專用斷路器；若無專用斷路器，則跳線路本側(cè)斷路器，并通過遠(yuǎn)方跳閘使對側(cè)線路斷路器斷開并聯(lián)電抗器內(nèi)部故障地微機保護(hù)并聯(lián)電抗器的內(nèi)部故障，這里指匝間短路和單相接地短路并聯(lián)電抗器的電阻R很小，略去不計，其數(shù)學(xué)模型：u=Nd4/dt式中，u一并聯(lián)電抗器斷電壓瞬時值；4—并聯(lián)電抗器磁通；N一并聯(lián)電抗器繞組匝數(shù)在T時間內(nèi)對上式積分，得g(t)=Njtd4-ftudtt-T t-T當(dāng)電抗器內(nèi)部無故障時，在忽略R得條件下，恒有&(t)=0 (電抗器嚴(yán)重飽和產(chǎn)生勵磁涌流亦然)當(dāng)電抗器內(nèi)部發(fā)生匝間或單相接地短路，必有&(t)豐0設(shè)采樣間隔為At(s)，則可得到&(t)=N{4(t)-4(t-T)}-ffudt=N{g[i(t)-i(t-T)]}-Y{u[t-(k-1)At]+u[t-kAt]}/2'T k=1式中，g(i)一電抗器鐵芯的4-i非線性函數(shù)，n=T/At，積分區(qū)間T內(nèi)的采樣數(shù)設(shè)定保護(hù)動作閥值&，則0|&(t)<&0 (并聯(lián)電抗器無故障)|g(t)1>g (并聯(lián)電抗器有故障)問題在于時如何取得并聯(lián)電抗器的g(i)非線性特性，一種方法是先試驗測定并聯(lián)電抗器U-I(rms為有效值符號)，理由已有的轉(zhuǎn)換程序，獲得相應(yīng)的4-i(瞬時值)關(guān)系。另一種方法是首先了解電抗器的鐵芯等效截面和空氣等效截面、鐵芯等效長度和空氣等效長度，還應(yīng)知道鐵芯材料的H^=f(B^)特性和空氣的導(dǎo)磁系數(shù)，則在給定的磁通①必有相應(yīng)的I，此即4-i特性。將特性數(shù)組存儲在ROM中查用【王維儉編著，電氣主設(shè)備保護(hù)的原理與應(yīng)用，996】附錄【王維儉編著，電氣主設(shè)備保護(hù)的原理與應(yīng)用，996】遠(yuǎn)距離超高壓輸電線的對地電容電流很大，為吸收這種容性無功功率、限制系統(tǒng)的操作過電壓，對于使用單相重合閘的線路，為限制潛供電容電容、提高重合閘的成功率，都應(yīng)在輸電線兩端或一端變電所內(nèi)裝設(shè)三相對地的并聯(lián)電抗器我國500KV線路的并聯(lián)電抗器均為單相油浸式，鐵芯帶間隙，單臺容量為40?60MVA。用在500KV變壓器低壓側(cè)、可投切的并聯(lián)電抗器，則為鐵芯帶間隙的三相油浸式，單臺容量為30?60MVA接在變壓器低壓側(cè)的并聯(lián)電抗器，經(jīng)專用斷路器與低壓側(cè)母線相連500KV并聯(lián)電抗器與輸電線路相連的方式有三種：通過隔離開關(guān)或直接與線路相連，節(jié)省設(shè)備，減少投資，美、加等國采用此方式。這種方式的電抗器和輸電線可視為一體，運行欠靈活采用專用斷路器，運行靈活，但投資大，目前我國采用這種連接方式通過放電間隙與線路相連，當(dāng)電壓較高時使放電間隙擊穿，自動投入電抗器；電壓較低時時又自動退出，不僅投資省，還能減少正