750 kV电抗器匝间保护原理及试验方法

陈海军，李君宏

（宁夏超高压电网运行分公司，宁夏 银川750011）

750 kV电抗器匝间保护原理及试验方法

陈海军，李君宏

（宁夏超高压电网运行分公司，宁夏 银川750011）

通过分析电抗器故障情况，得出电抗器匝间短路、接地短路和外部短路时电气量之间的特殊关系。并在此基础上建立构成常见电抗器保护装置匝间保护的工作原理和电抗器电气量的特殊关系，结合各常见装置具体情况推导归纳出有针对性的试验方法，经现场试验验证该试验方法的可行性。

电抗器；故障；匝间保护；保护原理；试验方法

由于远距离超高压输电线路对地电容电流很大，为吸收容性无功功率，限制系统操作过电压，限制潜供电容电流，提高重合闸的成功率，则在输电线装设三相对地并联电抗器[1]。对于750 kV高压并联电抗器大多采用分相式结构，电抗器主要故障为匝间短路或单相接地。由于差动保护原理上不能反应匝间短路故障，但匝间保护能灵敏反映电抗器的匝间短路及单相接地故障。当电抗器匝间短路时，该相电抗值下降，电流上升，即电抗器的三相不对称，出现零序及负序分量，根据此特点构成电抗器主保护之一——匝间保护[2]，检验匝间保护是否正确动作至关重要。但由于不同生产厂家的电抗器保护装置匝间保护原理不同，使其检验匝间保护检验方法各不相同。本文通过简析电抗器故障情况，并根据多种匝间保护原理 （RCS917、CSC330A、WKB801A电抗器保护装置），经现场试验总结归纳出相应的试验方法，以供检验匝间保护人员借鉴。

1 电抗器故障分析

图1为电抗器区内外故障示意图。图1中，K1为电抗器匝间短路故障；K2为电抗器内部接地故障；K3为电抗器外部接地故障；ZL0为电抗器每相零序电抗，ZL0=Z′L0+Z″L0；Zs0为系统每相零序电抗。

以下给出3种电抗器故障：电抗器内部匝间短路、电抗器内部接地短路以及电抗器外部接地短路。图2～图4分别给出了这3种电抗器故障的零序网络图。

图1 电抗器区内外故障示意图

图2 电抗器内部匝间短路零序网络图

图3 电抗器内部单相接地零序网络图

图4 电抗器外部单相接地零序网络图

从以上3种故障情况得出结论：当电抗器内部匝间短路或接地时，零序源在电抗器内部，取自首端（TA1）零序电流的相位超前零序电压90°，取自末端（TA2）零序电流的相位滞后零序电压90°；电抗器外部接地短路时，零序源在电抗器外部，取自首端（TA1）零序电流的相位滞后零序电压90°，取自末端（TA2）零序电流的相位超前零序电压90°，与电抗器内部匝间短路或接地的情况相反。而且在匝间短路或接地时，电抗器零序电抗很大，而系统零序电抗较小。RCS917、CSC330A和WKB801A电抗器保护装置匝间保护均依据该原理构成。

2 保护装置匝间基本保护原理及试验方法

2.1 RCS917保护装置

2.1.1 匝间保护原理

RCS917保护装置采用由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护起动元件共同构成。其动作方程如下：

式中，I0、U0分别为电抗器首端TA1自产零序电流与线路侧TV的自产零序电压，Zb为电抗器的零序电抗[3]。

2.1.2 试验方法

仅投入“匝间保护”硬压板，其他压板退出；将运行控制字“匝间保护投入”置1；给装置首端电流回路A、B、C相分别加入单相电流，电压回路加入线路侧单相电压，要求电压大于2 V，电流大于0.2Ie。如果零序电压的相角滞后于零序电流，匝间保护动作，反之匝间保护不动作，同时需注意零序电压与零序电流的比值（即零序阻抗）要远小于装置的电抗器零序阻抗整定值，即模拟区内的情况。改变电压与电流之间的相位角，寻找动作边界。

2.2 CSC330A保护装置

2.2.1 匝间保护原理

CSC330A保护装置的匝间保护原理与RCS917保护装置基本相同。不同只是该装置的零序电流取自电抗器末端电流互感器，则其动作方程为：

式中，I02、U0分别为电抗器末端TA2自产零序电流与线路侧TV的自产零序电压，Z为电抗器的零序电抗[4]。

2.2.2 试验方法

仅投入“主保护”硬压板，其他压板退出；将运行控制字“容错复判自适应匝间保护投入”置1，其他保护控制字置0；给装置末端电流回路A、B、C相分别加入单相电流，同时首端电流回路A、B、C相也分别加入同方向、同幅值单相电流，电压回路加入线路侧单相电压，要求电压大于5 V，电流大于0.2Ie。如果零序电压的相角超前于零序电流，匝间保护动作，反之匝间保护不动，同时需注意零序电压与零序电流的比值即零序阻抗要远小于装置的电抗器零序阻抗整定值，即模拟区内的情况。改变电压与电流之间的相位角，寻找动作边界。

2.3 WKB801A保护装置

2.3.1 匝间保护原理

WKB801A保护该装置采用一种新原理的比幅式零序方向原理匝间保护，其动作方程如下：

式中，I0、U0分别为电抗器首端TA1自产零序电流与线路侧TV的自产零序电压，XL0为电抗器零序电抗，XS0为系统零序电抗[5]。

2.3.2 试验方法

仅投入“主保护”硬压板，其他压板退出；投入“主保护”软压板；将运行控制字“匝间保护投入”置1；给装置首端电流回路A、B、C相分别加入单相电流，电压回路加入线路侧单相电压，要求电压为10 V，电流为0 A。要求零序电压的相角滞后于零序电流90°，逐渐施加零序电流值，当施加电流值等于零序电流整定启动值时，匝间保护动作。

3 结束语

本文给出3种常见750 kV电抗器保护装置的匝间保护原理和试验方法，而其他保护装置或电压等级的保护装置保护工作原理和试验方法与其类似，现场实际检验工作可根据需要进行选择。希望通过本文阐述，能为试验人员检验电抗器保护时提供帮助。

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]李丽娇，齐云秋.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]南京南瑞继保.RCS-917系列超高压并联电抗器成套保护装置说明书[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数字式电抗器保护装置说明书[EB/OL].2006.www.sf-auto.com/download/downloads/0SF_461_031_V 124.pdf.

[5]许继电气.WKB-801A_R1技术说明书[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 稿件编号:200907010

陈海军（1972—），男，宁夏银川人，工程师。研究方向：继电保护维护和管理。