[發明專利]磁控式可控電抗器的控制繞組內部故障檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201910846113.6
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110554279A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 石祥建;牟偉;韓兵;韓焦;鐘高躍;吳龍;劉為群;陳松林;文繼鋒;蘇家財
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保工程技術有限公司;南京南瑞繼保電氣有限公司
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 俞翠華

本發明公開了一種磁控式可控電抗器的控制繞組內部故障檢測裝置及方法，包括第一電流傳感元件，設于磁控式可控電抗器的控制繞組的正負極間過壓保護支路中；和/或包括第二電流傳感元件和第三電流傳感元件，二者分別設于磁控式可控電抗器的控制繞組的正極對地過壓保護支路和負極對地過壓保護支路中；當所述第一電流傳感元件，和/或第二電流傳感元件和第三電流傳感元件中檢測到的電流滿足設定故障電流特征時，則判定磁控式可控電抗器的控制繞組內部發生故障。本發明通過分別檢測各過壓保護支路的電流，并在電流符合控制繞組內部故障電流特征時判斷電抗器控制繞組內部出現故障，實現了對磁控式電抗器控制繞組內部故障的準確、有效和快速判斷。

技術領域

本發明屬于磁控式電抗器保護技術領域，具體涉及一種磁控式可控電抗器的控制繞組內部故障檢測裝置及方法。

背景技術

超高壓/特高壓長距離輸電線路在輕載時由于線路對地電容充電呈現出明顯的“容升效應”，導致線路末端電壓偏高，危害輸變電設備的安全運行。磁控式可控電抗器作為可控電抗器的一種，它通過磁控式可控電抗器控制繞組的勵磁系統連續控制直流勵磁電流的大小改變鐵心的飽和度，從而實現電抗值的改變和無功功率的連續平滑調節，是解決長距離重載線路限制過電壓和無功補償的矛盾、降低線路輸送損耗、平衡無功功率以及改善沿線電壓分布水平的重要工具和有效手段。

現有磁控式可控并聯電抗器本體主要由網側繞組、補償繞組和控制繞組組成。網側繞組與特高壓輸電線路或變電站母線直接相連，補償繞組與濾波裝置和勵磁系統功率整流回路輸入端相連，為自勵式勵磁系統提供勵磁電源。控制繞組則與勵磁系統功率整流回路輸出端相連，流入控制繞組的直流勵磁電流大小決定了電抗器本體鐵芯的飽和程度以及相應的電抗值。

由于控制繞組采用的是與同相網側繞組耦合的2個繞組的反向串聯(然后三相再并聯)結構，正常情況下2個反向串聯繞組的工頻交流感應電壓相抵消、控制繞組對外不呈現交流電壓。但是一旦控制繞組內部發生故障(比如匝間短路、內部繞組接地或繞組對地閃絡)，則在與之相連的直流回路正負極之間、直流回路(正極或負極)對地間產生非常高的工頻過電壓(幾kV～十幾kV)，首當其沖便是對勵磁系統功率整流回路及勵磁變壓器的相間絕緣和對地絕緣造成嚴重破壞，導致勵磁回路絕緣擊穿和設備損壞，這也是磁控式電抗器控制保護系統在設計階段必須考慮和解決的問題。為防止控制繞組內部故障產生的過電壓對勵磁系統的損害，一方面需要在勵磁系統整流回路輸出端設置正極對地過壓保護元件、負極對地過壓保護元件以及正負極間過壓保護元件，在控制繞組發生故障時立刻投入吸收過電壓能量；另一方面需要快速將電抗器從電網中切除，避免過電壓能量持續作用。而磁控式電抗器又屬于典型高漏抗變壓器類型，短路阻抗可達0.4～0.6pu，控制繞組內部發生故障后的網側繞組電氣量沒有顯著的電氣故障特征，導致通過常規保護手段不易檢測到故障，因而必須要有專門的有效手段快速檢測出控制繞組內部故障，確保在達到過壓保護元件的極限承受容量前將電抗器從電網切除，避免對電抗器設備、運行人員人身造成嚴重損害。

目前已公開的技術資料有關于磁控式電抗器勵磁繞組套管閃絡的檢測方法(比如CN200810105712.4、CN201611160904.6)，上述文獻公開的方法僅通過對地電流傳感器件輸出信號的有無來判斷是否發生勵磁繞組套管閃絡、繞組內部接地等故障，判斷方法簡單、沒有考慮與控制繞組內部不同故障相適應的電流特征，在電流傳感器損壞、采樣回路異常或采樣系統受到干擾下可能帶來誤判和保護誤動問題；同時上述文獻公開的方法僅通過采集單一接地點電流信號來判斷故障，只能獲得總的對地電流信號，不利于故障原因與故障發展過程的深入分析和掌握；而且在控制繞組匝間短路故障時接地點電流傳感器檢測不到電流，不能用于匝間故障的檢測識別。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種磁控式可控電抗器的控制繞組內部故障檢測裝置及方法，通過分別檢測各過壓保護支路的電流，并在電流符合控制繞組內部故障電流特征時判斷電抗器控制繞組內部出現故障，實現了對磁控式電抗器控制繞組內部故障的準確、有效和快速判斷。