電抗器的匝間保護(hù)【南自：WDK-600微機(jī)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(bǔ)了以前阻抗補(bǔ)償原理存在過補(bǔ)償和欠補(bǔ)償，補(bǔ)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(shí)，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(shí)零序電壓與零序電流的關(guān)系U0=-10jX0，端口測(cè)量到的是系統(tǒng)的零序阻抗圖圖5匝問短路時(shí)扇和I。內(nèi)部單相接地故障K2電抗器內(nèi)部接地故障時(shí)，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(shí)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(cè)量到的是系統(tǒng)的零序阻抗醫(yī)6果嗾地短路時(shí)確在I。外部單相接地故障K3電抗器外部接地故障時(shí)，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(shí)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(cè)量到的是電抗器的零序阻抗圖7外部援地短路時(shí)也和I。由以上分析知：故障時(shí)，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(dòng)作靈敏度，同時(shí)克服了傳統(tǒng)保護(hù)在系統(tǒng)無窮大時(shí)電抗器內(nèi)部故障的死區(qū)問題，而在外部任何非正常運(yùn)行工況下不會(huì)誤動(dòng)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(shí)，為防止勵(lì)磁涌流使匝間保護(hù)誤動(dòng)，在電抗器空投時(shí)匝間保護(hù)零序監(jiān)控電流采用反時(shí)限特性的定值當(dāng)電抗器發(fā)生TA斷線及TV斷線時(shí)，都閉鎖匝間保護(hù)電抗器匝間保護(hù)動(dòng)作后，瞬時(shí)跳開斷路器，并通過遠(yuǎn)方跳閘將線路對(duì)側(cè)斷路器跳開【南自：WDK-600微機(jī)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(shí)，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(duì)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(gè)并聯(lián)分支，即雙星型接線方式，這時(shí)和雙星型接線方式的發(fā)電機(jī)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(duì)引出端的相間短路和接地短路無效，因?yàn)橐龆说母鞣N短路故障，兩組星型繞組完全一樣，因此在兩個(gè)中性點(diǎn)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?yàn)榧僭O(shè)匝間短路使一相阻抗改變3%時(shí)，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(bǔ)償作用的零序功率方向保護(hù)U=I*x匝間短路時(shí)，電壓氣領(lǐng)先電流10;內(nèi)部單相接地時(shí)，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(gè)問題：（1）匝間短路時(shí)，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(dòng)（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(gè)零序功率方向保護(hù)具有補(bǔ)償作用的零序功率方向具有補(bǔ)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(shí)也使該保護(hù)對(duì)內(nèi)部單相接地有一定的保護(hù)功能。在U0中增設(shè)補(bǔ)償電壓U，令U疽10*、式中x一補(bǔ)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(shí)，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(dòng)。這個(gè)保護(hù)本質(zhì)上是一個(gè)零序方向繼電器，計(jì)及系統(tǒng)實(shí)際存在的電阻，最大靈敏度不是900，而是850土50，動(dòng)作區(qū)為1700土50方向繼電器引入補(bǔ)償電壓U0，在電抗器正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)最大不平衡零序電流10力，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電壓U0力，在這個(gè)不平衡電流和補(bǔ)償電壓下，保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)，所以保護(hù)還有一個(gè)最小動(dòng)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(shí)動(dòng)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(dòng)；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(shí)產(chǎn)生零序電流和電壓匝間短路保護(hù)動(dòng)作后，經(jīng)延時(shí)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(duì)側(cè)線路斷路器斷開并聯(lián)電抗器內(nèi)部故障地微機(jī)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(jì)，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(shí)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(shí)間內(nèi)對(duì)上式積分，得g(t)=Njtd4-ftudtt-T t-T當(dāng)電抗器內(nèi)部無故障時(shí)，在忽略R得條件下，恒有&(t)=0 (電抗器嚴(yán)重飽和產(chǎn)生勵(lì)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(dòng)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(shí)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(yàn)測(cè)定并聯(lián)電抗器U-I(rms為有效值符號(hào))，理由已有的轉(zhuǎn)換程序，獲得相應(yīng)的4-i(瞬時(shí)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(zhǎng)度和空氣等效長(zhǎng)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(chǔ)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(duì)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(duì)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(duì)地的并聯(lián)電抗器我國(guó)500KV線路的并聯(lián)電抗器均為單相油浸式，鐵芯帶間隙，單臺(tái)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(tái)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(guó)采用此方式。這種方式的電抗器和輸電線可視為一體，運(yùn)行欠靈活采用專用斷路器，運(yùn)行靈活，但投資大，目前我國(guó)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(shí)使放電間隙擊穿，自動(dòng)投入電抗器；電壓較低時(shí)時(shí)又自動(dòng)退出，不僅投資省，還能減少正