[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

说明书

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，属于电抗器组继电保护技术领域，包括等值电路的建立，功率因数的计算以及保护方案的确定。本发明在同时考虑温度及匝间短路位置条件下，计算干式空心并联电抗器匝间短路前后的功率变化量，以其中的最小值为保护动作值，能够确保匝间短路保护有效动作，也与电抗器实际运行工况相符；依据相数差别，提出了一种新的保护动作方案，它不仅可以保证匝间短路保护有效动作，还可以避免温度变化造成误动作。

技术领域

本发明属于电抗器组继电保护技术领域，特别是涉及到一种干式空心并联电抗器组匝间短路故障的继电保护。

背景技术

干式空心并联电抗器采用多层线圈、多包封并绕的轴对称结构，单相制造，三相Y型连接构成并联电抗器组。近年来，干式空心并联电抗器发生多起匝间短路故障引起电抗器烧毁事故，由于继电保护不能及时动作，一些事故出现着火燃烧。

目前，干式空心并联电抗器组继电保护方法为过流保护。通过电流互感器CT测量流过各相电抗器的电流，当电流超过保护动作值时保护动作，切出电抗器组。由于干式空心并联电抗器没有铁心，匝间短路故障后流过电抗器的电流变化非常小，过流保护不能动作。事故会逐步扩大，发展成单相短路故障或相对地故障，过流保护才能动作。

一些研究人员提出通过温度变化，采用红外测温的方法测量匝间短路故障进行匝间短路保护。由于干式空心并联电抗器的外包封遮挡内包封，这种方法不能测量到内部包封温度变化，也不能及时发现匝间短路故障进行保护。

还有一些研究人员提出采用电气参数变化测量匝间短路故障进行保护，主要利用等值电阻、损耗或损失角正切变化来表述匝间短路故障，发现这些参数在匝间短路故障后具有比较明显的变化。上述参数与温度密切相关，包括环境温度和电抗器的温升，干式空心并联电抗器运行温度在-40℃～95℃宽范围内变化，温度影响非常大。还没有同时考虑温度特性的匝间短路继电保护方案。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供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，在不同温度和不同位置发生匝间短路故障后，干式空心并联电抗器功率因数变化量计算方法和继电保护动作值求取方法，提出一种新的保护动作实施方案，解决现有技术中匝间短路故障不能及时保护的技术问题。

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；