750 kV電抗器匝間保護原理及試驗方法

陳海軍，李君宏

（寧夏超高壓電網(wǎng)運行分公司，寧夏 銀川750011）

750 kV電抗器匝間保護原理及試驗方法

陳海軍，李君宏

（寧夏超高壓電網(wǎng)運行分公司，寧夏 銀川750011）

通過分析電抗器故障情況，得出電抗器匝間短路、接地短路和外部短路時電氣量之間的特殊關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上建立構(gòu)成常見電抗器保護裝置匝間保護的工作原理和電抗器電氣量的特殊關(guān)系，結(jié)合各常見裝置具體情況推導歸納出有針對性的試驗方法，經(jīng)現(xiàn)場試驗驗證該試驗方法的可行性。

電抗器；故障；匝間保護；保護原理；試驗方法

由于遠距離超高壓輸電線路對地電容電流很大，為吸收容性無功功率，限制系統(tǒng)操作過電壓，限制潛供電容電流，提高重合閘的成功率，則在輸電線裝設(shè)三相對地并聯(lián)電抗器[1]。對于750 kV高壓并聯(lián)電抗器大多采用分相式結(jié)構(gòu)，電抗器主要故障為匝間短路或單相接地。由于差動保護原理上不能反應(yīng)匝間短路故障，但匝間保護能靈敏反映電抗器的匝間短路及單相接地故障。當電抗器匝間短路時，該相電抗值下降，電流上升，即電抗器的三相不對稱，出現(xiàn)零序及負序分量，根據(jù)此特點構(gòu)成電抗器主保護之一——匝間保護[2]，檢驗匝間保護是否正確動作至關(guān)重要。但由于不同生產(chǎn)廠家的電抗器保護裝置匝間保護原理不同，使其檢驗匝間保護檢驗方法各不相同。本文通過簡析電抗器故障情況，并根據(jù)多種匝間保護原理 （RCS917、CSC330A、WKB801A電抗器保護裝置），經(jīng)現(xiàn)場試驗總結(jié)歸納出相應(yīng)的試驗方法，以供檢驗匝間保護人員借鑒。

1 電抗器故障分析

圖1為電抗器區(qū)內(nèi)外故障示意圖。圖1中，K1為電抗器匝間短路故障；K2為電抗器內(nèi)部接地故障；K3為電抗器外部接地故障；ZL0為電抗器每相零序電抗，ZL0=Z′L0+Z″L0；Zs0為系統(tǒng)每相零序電抗。

以下給出3種電抗器故障：電抗器內(nèi)部匝間短路、電抗器內(nèi)部接地短路以及電抗器外部接地短路。圖2～圖4分別給出了這3種電抗器故障的零序網(wǎng)絡(luò)圖。

圖1 電抗器區(qū)內(nèi)外故障示意圖

圖2 電抗器內(nèi)部匝間短路零序網(wǎng)絡(luò)圖

圖3 電抗器內(nèi)部單相接地零序網(wǎng)絡(luò)圖

圖4 電抗器外部單相接地零序網(wǎng)絡(luò)圖

從以上3種故障情況得出結(jié)論：當電抗器內(nèi)部匝間短路或接地時，零序源在電抗器內(nèi)部，取自首端（TA1）零序電流的相位超前零序電壓90°，取自末端（TA2）零序電流的相位滯后零序電壓90°；電抗器外部接地短路時，零序源在電抗器外部，取自首端（TA1）零序電流的相位滯后零序電壓90°，取自末端（TA2）零序電流的相位超前零序電壓90°，與電抗器內(nèi)部匝間短路或接地的情況相反。而且在匝間短路或接地時，電抗器零序電抗很大，而系統(tǒng)零序電抗較小。RCS917、CSC330A和WKB801A電抗器保護裝置匝間保護均依據(jù)該原理構(gòu)成。

2 保護裝置匝間基本保護原理及試驗方法

2.1 RCS917保護裝置

2.1.1 匝間保護原理

RCS917保護裝置采用由自適應(yīng)補償?shù)牧阈蚬β史较蛟⒘阈蜃杩乖约熬哂泄ゎl變化量浮動門檻的匝間短路保護起動元件共同構(gòu)成。其動作方程如下：

式中，I0、U0分別為電抗器首端TA1自產(chǎn)零序電流與線路側(cè)TV的自產(chǎn)零序電壓，Zb為電抗器的零序電抗[3]。

2.1.2 試驗方法

僅投入“匝間保護”硬壓板，其他壓板退出；將運行控制字“匝間保護投入”置1；給裝置首端電流回路A、B、C相分別加入單相電流，電壓回路加入線路側(cè)單相電壓，要求電壓大于2 V，電流大于0.2Ie。如果零序電壓的相角滯后于零序電流，匝間保護動作，反之匝間保護不動作，同時需注意零序電壓與零序電流的比值（即零序阻抗）要遠小于裝置的電抗器零序阻抗整定值，即模擬區(qū)內(nèi)的情況。改變電壓與電流之間的相位角，尋找動作邊界。

2.2 CSC330A保護裝置

2.2.1 匝間保護原理

CSC330A保護裝置的匝間保護原理與RCS917保護裝置基本相同。不同只是該裝置的零序電流取自電抗器末端電流互感器，則其動作方程為：

式中，I02、U0分別為電抗器末端TA2自產(chǎn)零序電流與線路側(cè)TV的自產(chǎn)零序電壓，Z為電抗器的零序電抗[4]。

2.2.2 試驗方法

僅投入“主保護”硬壓板，其他壓板退出；將運行控制字“容錯復(fù)判自適應(yīng)匝間保護投入”置1，其他保護控制字置0；給裝置末端電流回路A、B、C相分別加入單相電流，同時首端電流回路A、B、C相也分別加入同方向、同幅值單相電流，電壓回路加入線路側(cè)單相電壓，要求電壓大于5 V，電流大于0.2Ie。如果零序電壓的相角超前于零序電流，匝間保護動作，反之匝間保護不動，同時需注意零序電壓與零序電流的比值即零序阻抗要遠小于裝置的電抗器零序阻抗整定值，即模擬區(qū)內(nèi)的情況。改變電壓與電流之間的相位角，尋找動作邊界。

2.3 WKB801A保護裝置

2.3.1 匝間保護原理

WKB801A保護該裝置采用一種新原理的比幅式零序方向原理匝間保護，其動作方程如下：

式中，I0、U0分別為電抗器首端TA1自產(chǎn)零序電流與線路側(cè)TV的自產(chǎn)零序電壓，XL0為電抗器零序電抗，XS0為系統(tǒng)零序電抗[5]。

2.3.2 試驗方法

僅投入“主保護”硬壓板，其他壓板退出；投入“主保護”軟壓板；將運行控制字“匝間保護投入”置1；給裝置首端電流回路A、B、C相分別加入單相電流，電壓回路加入線路側(cè)單相電壓，要求電壓為10 V，電流為0 A。要求零序電壓的相角滯后于零序電流90°，逐漸施加零序電流值，當施加電流值等于零序電流整定啟動值時，匝間保護動作。

3 結(jié)束語

本文給出3種常見750 kV電抗器保護裝置的匝間保護原理和試驗方法，而其他保護裝置或電壓等級的保護裝置保護工作原理和試驗方法與其類似，現(xiàn)場實際檢驗工作可根據(jù)需要進行選擇。希望通過本文闡述，能為試驗人員檢驗電抗器保護時提供幫助。

[1]王維儉.電氣主設(shè)備繼電保護原理與應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]李麗嬌，齊云秋.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]南京南瑞繼保.RCS-917系列超高壓并聯(lián)電抗器成套保護裝置說明書[EB/OL].2008.http://www.nari-relays.com/ser_sup/se-rvice/data/1/55/down_90.html.

[4]北京四方.CSC-330數(shù)字式電抗器保護裝置說明書[EB/OL].2006.www.sf-auto.com/download/downloads/0SF_461_031_V 124.pdf.

[5]許繼電氣.WKB-801A_R1技術(shù)說明書[Z].2008.

Circle protection principle and testing method of 750kV reactor

CHEN Hai-jun，LI Jun-hong
（EHV Grid Operation Branch，Ningxia Electric Power Corporation，Yinchuan750011，China）

This paper obtains the electrical quantity special relationship of turn-to-turn short circuit，earth short circuit and exterior short circuit for reactor by analyzing breakdown situation of reactor.And according to the difference of work principle of circle protects for several kinds of common reactor protective device which is based on this relationship and the special relationship of reactor electrical quantity，this paper has induced pointed testing method and confirmed the feasibility of the testing method by field test.

reactor； breakdown； circle protect； protection principle； testing method

TM77

A

1674-6236（2010）01-0118-02

2009-07-02 稿件編號:200907010

陳海軍（1972—），男，寧夏銀川人，工程師。研究方向：繼電保護維護和管理。