[发明专利]干式空心并联电抗器组匝间短路故障继电保护方法及装置

权利要求书

1.干式空心并联电抗器组匝间短路故障继电保护方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、设定同一运行温度，根据电抗器结构尺寸，建立通过等值电感L和等值电阻R_L串联的干式空心并联电抗器等值电路，获得各层线圈间的互感、各层线圈的自感、直流电阻以及电抗器额定电压，建立以层为单位的干式空心并联电抗器等值电路电压方程组，得到各层线圈电流和流过电抗器的电流，计算干式空心并联电抗器等值电路的等值电阻和等值电抗，得到故障前的功率因数；

步骤二、设定一个以上短路故障位置，根据电抗器结构尺寸，建立匝间短路故障干式空心并联电抗器等值电路，获得短路匝故障后各层线圈间的互感、各层线圈的自感、直流电阻以及电抗器额定电压，建立以层为单位的匝间短路故障干式空心并联电抗器等值电路电压方程组，得到故障后各层线圈电流和流过电抗器的电流，计算匝间短路干式空心并联电抗器等值电路的等值电阻和等值电抗，得到一个以上故障后的功率因数；

步骤三、通过步骤一中获得的故障前的功率因数和步骤二获得的一个以上故障后的功率因数获得一个以上不同位置故障前后功率因数变化量；得到设定温度下功率因数变化量与不同故障位置关系；

步骤四、改变设定温度，重复步骤一，获得一个以上故障前的功率因数，设定同一短路故障位置，重复步骤二，获得故障后的功率因数，获得一个以上不同温度故障前后功率因数变化量，得到不同温度下功率因数变化量与同一故障位置关系；

步骤五、选取步骤三和步骤四中功率因数变化量的最小值，作为该干式空心并联电抗器组的匝间短路保护动作值；

步骤六、三相电抗器中的一相产生匝间短路故障，另两相没有匝间短路故障，利用步骤五获得的干式空心并联电抗器组的匝间短路保护动作值实施保护动作；

所述步骤一中各层线圈间的互感、各层线圈的自感与直流电阻以及步骤二中短路匝及各层线圈间的互感、短路匝及各层线圈的自感与直流电阻的计算方法为：

μ₀为真空磁导率，n_i和n_k为第i和第k两个线圈的单位长度匝数，H_i和H_k为第i和第k两个线圈的高度，R_i和R_k为第i和第k两个线圈的半径，S为两线圈的中心间距，两个线圈间的互感M_i,k为：

M_i,k＝μ₀n_in_kR_iR_k[F(R_i,R_k,Z₁)-F(R_i,R_k,Z₂)+F(R_i,R_k,Z₃)-F(R_i,R_k,Z₄)]

其中：

取H_i＝H_k及S＝0，获得任一线圈的自感L_i为：

各层线圈由圆铝导线绕制，γ₀为20℃铝导线的电导率，α＝0.0039/℃为铝导线的温度系数，T为线圈平均温度，d_i为铝导线直径，第i层线圈直流电阻为：

所述步骤一中以层为单位的干式空心并联电抗器等值电路电压方程组为：

其中为外施电压，R为每层线圈电阻值，M为两线圈间的互感，L为每层线圈的自感，ω为工频角频率，j为虚数单位，i为层级数；

所述步骤二以层为单位的匝间短路故障干式空心并联电抗器等值电路电压方程组为：

其中为外施电压，R为每层线圈电阻值，M为两线圈间的互感，L为每层线圈的自感，ω为工频角频率，j为虚数单位，i为层级数；

所述步骤一和步骤二的功率因数均通过公式计算，其中

所述步骤六中保护动作的判断方法为，

|Δcosφ_A-Δcosφ_B|+|Δcosφ_B-Δcosφ_c|+|Δcosφ_C-Δcosφ_A|≥2Δcosφ_min，

其中Δcosφ_A为A相功率因数变化量，Δcosφ_B为B相功率因数变化量，Δcosφ_C为C相功率因数变化量，Δcosφ_min为功率因数变化量的最小值。