[實用新型]串聯電抗器保護裝置

有效

• 申請號: 201320655383.7
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN203562757U
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 楊海運;李紅衛;武晉文;方勝勇;楊書軍
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網河北省電力公司邯鄲供電分公司;河北德普電器有限公司
• 主分類號: H02H7/00
• 分類號: H02H7/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 付會平

技術領域

?本實用新型涉及一種電力系統并聯電容器無功補償領域，特別是一種應用在并聯電容器無功補償系統中的保護裝置。

背景技術

電力系統中所使用的電抗器多分為串聯電抗器和并聯電抗器，其中串聯電抗器多用在濾波回路中與電容器串聯或者并聯連接來限制電網中的高次諧波，從而達到保護電容器的目的。串聯電抗器與電容器一樣是對過電壓、過電流和高次諧波十分敏感的器件，如果串聯電抗器使用不當，容易發生損壞甚至燒毀，因此電力系統并聯電容補償裝置基本上采用串聯電抗器后置的接線型式，并采用繼電保護裝置對并聯電容器裝置進行保護。

但是在系統運行過程中，當串聯電抗器發生匝間短路、層間短路、繞組線包間短路以及串聯電抗器與電容器連接軟線對地短路時，串聯電抗器被全部或部分旁路，由于系統電壓保持不變，使濾波器支路總電抗值增大、短路電流減小，短路電流且小于濾波器正常的工作電流，電容器端電壓降低，因此在繼電保護裝置中反映電流增量的速斷和過電流保護不會動作、以母線電壓為基準的電壓保護也不會動作、電容器本體差壓保護也不會動作，以致現在使用的繼電保護無法識別這種故障而形成運行保護死區。更為嚴重的是，因電容器、串聯電抗器距離較近，在串聯電抗器燒損以致著火，若危及電容器組、引起電容爆炸，將釀成嚴重的供電責任事故。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題是提供一種能夠解決串聯電抗器繞組包間短路、匝間短路以及層間短路的保護裝置，從而保障串聯電抗器的安全運行。

為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是：

串聯電抗器保護裝置，其特征在于：包括開關電源、MCU處理電路、模擬信號轉換電路、用于采集串聯電抗器所接母線電壓值的母線PT、用于采集并聯電容器電壓值的放電PT以及用于采集母線電流值的電流互感器，所述母線PT、放電PT以及電流互感器的輸出端分別與模擬信號轉換電路的輸入端連接，模擬信號轉換電路的輸出端連接MCU處理電路的輸入端；MCU處理電路的輸出端經開關量輸出電路連接串聯電抗器的投切開關。

本實用新型的改進在于：所述MCU處理電路的輸入端連接有開關量輸入電路。

本實用新型的進一步改進在于：所述MCU處理電路的輸出端連接有與電力系統后臺控制中心通過電纜相互通信的通信接口電路。

由于采用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是：

本實用新型克服了現有并聯電容補償裝裝置中串聯電抗的安全運行問題，不僅可以解決串聯電抗器繞組線包間短路問題，也可以解決電抗器匝間、層間短路問題，從而保障串聯電抗器的安全運行。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構框圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明：

在并聯電容器以及串聯電抗器形成的系統回路中，母線電壓U_M與并聯電容電壓U_C同向量，串聯電抗器電壓U_L向量超前180°，回路電流值I超前90°。

串聯電抗器兩端的電壓為：????????????????????????????????????????????????

其中Z_L為串聯電抗器的阻抗值：

由上式可以得出，在一定頻率條件下，串聯電抗器阻抗的大小取決于其電感值，有電感的特性可知，當串聯電抗器發生匝間短路或者層間短路故障時，其電感器會減小，故串聯電抗器的阻抗值也會隨之減小，系統回路的總阻抗值增大，回路的電流值則會降低，串聯電抗器以及電容器兩端的電壓值都相應減小。因此串聯電抗器的匝間短路和層間短路故障不會導致過流、過壓、失壓等保護的動作，即傳統的保護對串聯電抗器的匝間短路或層間短路故障沒有保護作用。

在系統設計過程中，串聯電抗器和電容器是按照一定的容量比進行選擇的：

式中：Q_L為串聯電抗器的容量，

??????Q_C為電容器的容量，

n為容量比。

串聯電抗器容量為：

電容器容量為：

將上述兩式代入容量比公式得：

由上式可見，容量比n在固定頻率下與串聯電抗器的電感值L以及電容器的電容值C成反比例關系。當串聯電抗器的電感值發生變化時，容量比n同時發生變化。