[实用新型]串联电抗器保护装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种电力系统并联电容器无功补偿领域，特别是一种应用在并联电容器无功补偿系统中的保护装置。

背景技术

电力系统中所使用的电抗器多分为串联电抗器和并联电抗器，其中串联电抗器多用在滤波回路中与电容器串联或者并联连接来限制电网中的高次谐波，从而达到保护电容器的目的。串联电抗器与电容器一样是对过电压、过电流和高次谐波十分敏感的器件，如果串联电抗器使用不当，容易发生损坏甚至烧毁，因此电力系统并联电容补偿装置基本上采用串联电抗器后置的接线型式，并采用继电保护装置对并联电容器装置进行保护。

但是在系统运行过程中，当串联电抗器发生匝间短路、层间短路、绕组线包间短路以及串联电抗器与电容器连接软线对地短路时，串联电抗器被全部或部分旁路，由于系统电压保持不变，使滤波器支路总电抗值增大、短路电流减小，短路电流且小于滤波器正常的工作电流，电容器端电压降低，因此在继电保护装置中反映电流增量的速断和过电流保护不会动作、以母线电压为基准的电压保护也不会动作、电容器本体差压保护也不会动作，以致现在使用的继电保护无法识别这种故障而形成运行保护死区。更为严重的是，因电容器、串联电抗器距离较近，在串联电抗器烧损以致着火，若危及电容器组、引起电容爆炸，将酿成严重的供电责任事故。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能够解决串联电抗器绕组包间短路、匝间短路以及层间短路的保护装置，从而保障串联电抗器的安全运行。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

串联电抗器保护装置，其特征在于：包括开关电源、MCU处理电路、模拟信号转换电路、用于采集串联电抗器所接母线电压值的母线PT、用于采集并联电容器电压值的放电PT以及用于采集母线电流值的电流互感器，所述母线PT、放电PT以及电流互感器的输出端分别与模拟信号转换电路的输入端连接，模拟信号转换电路的输出端连接MCU处理电路的输入端；MCU处理电路的输出端经开关量输出电路连接串联电抗器的投切开关。

本实用新型的改进在于：所述MCU处理电路的输入端连接有开关量输入电路。

本实用新型的进一步改进在于：所述MCU处理电路的输出端连接有与电力系统后台控制中心通过电缆相互通信的通信接口电路。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型克服了现有并联电容补偿装装置中串联电抗的安全运行问题，不仅可以解决串联电抗器绕组线包间短路问题，也可以解决电抗器匝间、层间短路问题，从而保障串联电抗器的安全运行。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

在并联电容器以及串联电抗器形成的系统回路中，母线电压U_M与并联电容电压U_C同向量，串联电抗器电压U_L向量超前180°，回路电流值I超前90°。

串联电抗器两端的电压为：                                                

其中Z_L为串联电抗器的阻抗值：

由上式可以得出，在一定频率条件下，串联电抗器阻抗的大小取决于其电感值，有电感的特性可知，当串联电抗器发生匝间短路或者层间短路故障时，其电感器会减小，故串联电抗器的阻抗值也会随之减小，系统回路的总阻抗值增大，回路的电流值则会降低，串联电抗器以及电容器两端的电压值都相应减小。因此串联电抗器的匝间短路和层间短路故障不会导致过流、过压、失压等保护的动作，即传统的保护对串联电抗器的匝间短路或层间短路故障没有保护作用。

在系统设计过程中，串联电抗器和电容器是按照一定的容量比进行选择的：

式中：Q_L为串联电抗器的容量，

      Q_C为电容器的容量，

n为容量比。

串联电抗器容量为：

电容器容量为：

将上述两式代入容量比公式得：

由上式可见，容量比n在固定频率下与串联电抗器的电感值L以及电容器的电容值C成反比例关系。当串联电抗器的电感值发生变化时，容量比n同时发生变化。