[發(fā)明專利]干式電抗器匝間短路故障保護裝置及方法

在審

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109274068A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設計）人: 董捷;陳軍潮
• 申請（專利權）人: 西安欣東源電氣有限公司
• 主分類號: H02H7/00
• 分類號: H02H7/00;G01R31/02
• 代理公司: 蘇州中合知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32266
• 代理人: 李廣

本發(fā)明公開了一種干式電抗器匝間短路故障保護裝置和方法，保護裝置包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)采集模塊、電壓互感器、電流互感器、警報裝置和斷路裝置；數(shù)據(jù)采集模塊采集干式電抗器的電壓瞬時值和電流瞬時值并對電壓瞬時值和電流瞬時值進行FFT變換，消除電壓和電流的諧波分量的影響，進而計算出能夠準確衡量干式電抗器當前狀態(tài)的損耗比和電感值，依據(jù)損耗比和電感值這兩個參數(shù)預測干式電抗器可能發(fā)生的短路并提供警報，同時對依據(jù)發(fā)生的短路故障作出自動斷路動作，確保電路安全，避免干式電抗器的燒毀事故。

技術領域

本發(fā)明涉及電路設備領域，尤其涉及一種用于干式電抗器匝間短路故障保護裝置及方法。

背景技術

到目前為止，許多變電站、換流站都發(fā)生過干式電抗器嚴重燒毀事故，其中不乏超高壓、特高壓變電站以及特高壓換流站，這些事故嚴重影響了電站安全運行，造成了巨大損失。

干式電抗器燒毀的原因很多，其中一種常見燒毀原因是：干式電抗器線圈普遍采用圓筒式繞法，每個電抗器線圈由多個包封組成，導線之間的匝絕緣非常薄，導線表面的毛刺、金屬碎屑或其它異物很容易將匝絕緣扎穿，引起匝間短路，形成一個短路環(huán)。只要線包內(nèi)有一個點發(fā)生匝間短路，這臺電抗器就變成了一臺事實上的變壓器，并且這臺變壓器的變比極大——高壓側的匝數(shù)約等于電抗器的匝數(shù)，低壓側只有一匝并且低壓側短路運行。由安匝平衡的原理可知低壓側的電流極大，如此大的短路電流在短路環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的巨大發(fā)熱功率可以在短時間內(nèi)將電抗器燒毀。所以，每一起燒毀事故的初期都發(fā)生過匝間短路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于干式電抗器的保護裝置，在干式電抗器可能發(fā)生短路的初期提供預警以及在短路發(fā)生后及時切斷電抗器。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種干式電抗器匝間短路故障保護裝置，包括監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)采集模塊、電壓互感器、電流互感器、警報裝置和斷路裝置；

電壓互感器和電流互感器均安裝在電抗器的母線電路中；

數(shù)據(jù)采集模塊采集電壓互感器二次側電壓瞬時值，并對采集到的電壓瞬時值進行FFT變換(快速傅氏變換)，得到電壓互感器二次側電壓瞬時值的基波分量值，簡稱為電壓基波分量值；

數(shù)據(jù)采集模塊采集電流互感器二次側電流瞬時值，并對采集到的電流瞬時值進行FFT變換，得到電流互感器二次側電流瞬時值的基波分量值，簡稱為電流基波分量值；

數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)電壓基波分量值和電流基波分量值分別計算出每相電抗器的無功功率、有功功率、損耗比和電感值，并將每相電抗器的無功功率、有功功率、損耗比和電感值傳輸給監(jiān)控主機；

變壓器鐵芯的磁導率是非線性的，并且存在飽和問題，其空載電流中含有60％左右的三次諧波；三次諧波以及電路系統(tǒng)中其它大量諧波源的存在，使得系統(tǒng)電壓中含有諧波分量，數(shù)據(jù)采集模塊采集電壓互感器二次側電壓瞬時值也會包含諧波分量；由于電抗器自身阻抗的非線性及系統(tǒng)電壓畸變因素，使得通過電抗器的電流含有諧波分量；

由于上述原因，數(shù)據(jù)采集模塊采集到電抗器的端電壓瞬時值和電流瞬時值都不是正弦波，直接利用它們計算電抗器參數(shù)，會造成較大的偏差；為此，本發(fā)明在數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)設置FFT模塊，對采集的電壓瞬時值和電流瞬時值進行諧波分析，利用分析結果中的電壓基波分量值和電流基波分量值計算電抗器的無功功率(容量)、有功功率(損耗)、損耗比和電感值；

監(jiān)控主機將損耗比與損耗比額定值比對，將電感值與電感額定值比對，如果損耗比與損耗比額定值的差值大于損耗報警閾值或者電感值與電感額定值的差值大于電感報警閾值，監(jiān)控主機控制警報裝置發(fā)出警報；警報裝置可以是警報燈、蜂鳴器和其他能夠起到警示作用的設備；

監(jiān)控主機將損耗比與損耗比額定值比對，將電感值與電感額定值比對，如果損耗比與損耗比額定值的差值大于損耗跳閘閾值或者電感值與電感額定值的差值大于電感跳閘閾值，監(jiān)控主機控制斷路裝置斷開；