[發明專利]一種TCT式可控高抗三角形聯結繞組的匝間保護方法

有效

• 申請號: 201310716796.6
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103701096A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 鄭濤;趙彥杰;張振環;雷晰;徐桂芝;劉洋;徐向前;王俊永
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網智能電網研究院;中電普瑞科技有限公司
• 主分類號: H02H7/00
• 分類號: H02H7/00
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本發明涉及一種TCT式可控高抗三角形聯結繞組的匝間保護方法，屬于電力系統繼電保護技術領域。

背景技術

晶閘管控制變壓器式可控高抗（簡稱：TCT式可控高抗）作為可控高壓并聯電抗器家族的重要成員，具有響應速度快、過負荷能力強、容量大范圍連續可調等優點，既可作為線路高抗解決無功補償和過電壓抑制間的矛盾，又可作為母線高抗控制系統無功電壓。其兼具分級式可控高抗響應速度快和磁控式可控高抗容量大范圍平滑可調的優點，在我國風電大規模集中接入的超/特高壓交流輸電系統中應用前景廣闊。

目前國內外有工程投運經驗的TCT式可控高抗三相結構如圖1所示，圖1是三相TCT式可控高抗結構示意圖，其每相結構包括高壓繞組和低壓繞組，高壓繞組三相接成星形，中性點直接接地或經小電抗接地；低壓繞組三相采用三角形聯結，引出線接晶閘管閥支路，三相晶閘管閥支路也接成三角形。TCT式可控高抗正常運行時，通過改變三角形聯結繞組所連接的晶閘管閥的導通角以改變低壓側繞組的等效電抗進而調節可控高抗的工作容量。

TCT式可控高抗和傳統的晶閘管控制電抗器（TCR）有所不同，TCR在晶閘管閥支路兩端接有負載電抗，其晶閘管的導通控制范圍為90°～180°；TCT式可控高抗晶閘管閥支路不連接負載電抗，而是以其本體漏抗用作負載，故一般TCT式可控高抗的本體都采用高漏抗結構，其晶閘管的導通控制范圍為120°～165°。

匝間保護一直以來是TCT式可控高抗保護配置的難點，尤其是針對三角形聯結繞組的匝間故障。傳統的可控高抗匝間保護方案往往采用高壓側零序功率方向保護，然而對于TCT式可控高抗三角形聯結繞組的匝間故障，故障產生的零序電流在三角形聯結繞組內形成環流，不會流經高壓側，造成高壓側的零序功率方向保護靈敏度不足。具體來說，以35kV電壓等級可控高抗為例，如圖2所示，圖2是TCT式可控高抗三角形聯結繞組匝間故障時高壓側測量到的零序電流波形圖，TCT式可控高抗三角形聯結繞組匝間故障時（故障時段為8s-8.2s），高壓側測量到的零序電流為10^-1A數量級，遠小于零序功率方向保護的啟動值，保護拒動。另外文獻（A?Working?Group?of?Substation?Protection?Subcommittee?of?the?IEEE?Power?Relaying?Committee.Static?var?compensator?protection?[J].IEEE?Trans?on?Power?Delivery,1995，10(3):1224-1233.）提出了三角形聯結繞組角內基波平衡電流保護，但該方法需要測量TCT式可控高抗三角形聯結繞組的角內電流，而實際工程中110kV以下電壓等級的可控高抗采用的是三相一體結構，無法在三角形聯結繞組角內設置電流互感器，限制了該方法的應用。

綜上所述，有必要尋求一種針對TCT式可控高抗三角形聯結繞組匝間故障的有效且適用于工程應用的匝間保護新方法。

發明內容

本發明針對上述TCT式可控高抗三角形聯結繞組匝間保護靈敏度不足的問題，利用匝間故障與非故障情況下TCT式可控高抗三角形聯結繞組線電流中3次諧波正序分量有效值的差別，公開了一種TCT式可控高抗三角形聯結繞組的匝間保護方法，有效克服了傳統零序功率方向保護方案在TCT式可控高抗三角形聯結繞組匝間故障時靈敏度不足的問題。本發明通過計算TCT式可控高抗三角形聯結繞組線電流中3次諧波電流正序分量的有效值，將其與保護整定值進行比較，并配合零序電壓啟動元件，使保護能夠有效地動作于匝間短路故障，且保證區外故障時保護不動作，首次將3次諧波電流的正序分量應用于TCT式可控高抗的匝間保護領域。

當TCT式可控高抗晶閘管閥的觸發角為120°時，每個晶閘管導通180°，此時TCT式可控高抗三角形聯結繞組角外線電流為連續的正弦波，這是滿容量時的理想情況，而當觸發角被控制在120°～165°之間時，電流波形發生畸變，不再是標準正弦波，但仍然對稱分布于正、負半波，此時三角形聯結繞組角外線電流中存在奇次諧波分量，可以表示為：