[发明专利]干式空心电抗器保护方法及其装置

说明书

本发明属于电力系统二次保护领域，具体涉及一种干式空心电抗器保护方法及其装置。

干式空心电抗器因具有起始电压分布均匀、线性度良好、噪声低等优点而在国内外许多领域得到了广泛的应用，仅在国内目前就有数以万计的各种类型规格的电抗器在运行，且仍在以每年数千台的数量递增。

数目如此巨大的一类电气产品，理应得到有效的保护，使电抗器在出现故障时能够及时退出运行，以防止事故的扩大，危及主变和系统内的其它设施。而实际情况却是目前普遍缺乏一种有效的电抗器的保护方法，尤其是缺乏出现后果严重的匝间短路故障时的保护方法。除并联电抗器采取了一定的保护措施外，对于绝大多数电抗器来说，目前并未采取专门的保护措施(注：在数量上，并联电抗器要较串联、限流等其它类型的电抗器少得多)；而并联电抗器的保护方法也并不可靠，甚至从原理上就存在不合理性。

当前针对干式空心电抗器的保护情况可总结如下：

(1)干式空心并联电抗器

方法一：过流保护。目前普遍应用的过流保护在理论上本身就存在着不可靠性，这是因为：干式空心电抗器是由多层细导线并联绕制包封而成的，理论计算可知，当电抗器发生一匝匝间短路故障时，并联电抗器的电感量改变是非常小的，一般仅千分之几；多匝匝间短路故障也不会使电感量的改变发生数量级上的变化。流过电抗器的电流也不会因电抗器电感量的改变而发生大的变化。也就是说，当电抗器发生匝间短路故障时，保护装置是不可能动作的。这就是过流保护不适于干式空心电抗器匝间短路故障保护的主要原因。

方法二：双星出线平衡电流保护。在某些电站得到应用，但作为并联电抗器的主保护方式也仅是权宣之计，绝大多数电抗器没有采取此种保护方式也从侧面说明了这一问题。这也是由电抗器的特殊结构形式所决定的，对于不同的匝间短路位置和短路匝数，中性点不平衡电流反应的灵敏度是不同的，换句话说，对于某些匝间短路故障双星出线平衡电流保护并不能及时动作。几次电抗器事故也证明上述两种保护方式并不是安全可靠的。

(2)干式空心串联电抗器、干式空心限流电抗器、干式空心滤波电抗器和其它类型的电抗器均无专门的保护方式。

随着电网容量的日益增大，对供电质量要求的日益提高，电抗器产品采取有效的保护方式已迫在眉睫；而纵观国内市场，即使是在世界范围内，还没有一种有效的保护方式可以借鉴或采用。

本发明的目的是提供一种干式空心电抗器故障保护的方法以及实现该方法的装置。

一种干式空心电抗器故障保护的方法，其步骤如下：

(1)从装有电抗器的系统原有的母线侧电压互感器PT和电抗器入口处电流互感器CT上取电抗器端电压和流过电抗器的电流信号；

(2)取得的电压、电流信号经采样计算得到正弦波信号过零点的时间差和电压、电流的有效值U、I，由单片机内程序计算得到电抗器阻抗角α，即可得到电抗器的有功功率P=UIcosα，单片机将有功功率P转换为直流电压U₁进行输出，该电压信号U₁经线性放大后，得到与电抗器有功功率P成线性关系的电压信号U₂并显示；

(3)当电抗器发生匝间短路故障时，有功功率数倍增加记为P′，输出的电压信号也呈线性增加记为U₁′，该电压信号U₁′经线性放大后，得到与电抗器有功功率P′成线性关系的电压信号U₂′，该电压信号U₂′与电压越限判定值U_F比较；

(4)当电压信号U₂′超过电压越限判定值U_F时，开关控制继电器动作，电抗器退出运行；

(5)根据需要可选择显示或打印故障记录结果。

电压越限判定值U_F根据电抗器现场有功功率实测数据P作为基准值进行设定时，以1．5倍于该基准值P的有功功率对应的电压值作为电压越限判定值U_F。当电压信号U₂′超过电压越限判定值U_F时进行故障报警。