一種利用h橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明在于提供一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法，該裝置包括電抗器、主匯流架、副匯流架、電流互感器和分析保護(hù)裝置，所述的電抗器包括串聯(lián)連接的電抗器一和電抗器二，其特征在于：所述的電抗器一的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架和副匯流架一，電抗器二的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架二和副匯流架二，電流互感器的兩端分別與主匯流架和副匯流架連接而構(gòu)成H橋連接結(jié)構(gòu)，所述的電流互感器的電流采集端通過分析保護(hù)裝置與設(shè)置在電抗器一的各引線進(jìn)線端連接的斷流開關(guān)裝置相連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度極高，能實(shí)時(shí)監(jiān)測電抗器內(nèi)部運(yùn)行狀況。
【專利說明】
一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明專利涉及電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電抗器是電力系統(tǒng)不可或缺的電力設(shè)備，廣泛應(yīng)用于無功補(bǔ)償裝置、限制沖擊電流或故障電流、補(bǔ)償線路容性電流。隨著我國電網(wǎng)建設(shè)的迅速發(fā)展，高壓電抗器的應(yīng)用也越來越普遍。目前，高電壓電抗器一般采用單相結(jié)構(gòu)，且大容量時(shí)采用單相2臺(tái)獨(dú)立安裝的模式;此外，濾波電抗器及相控電抗器由于本身需要也常采用單相2臺(tái)模式。電抗器的主要故障有:匝間短路、單相接地。其中，匝間短路是最為常見的電抗器故障，由于其故障電流為穿越性電流，縱差保護(hù)失效。目前國內(nèi)絕大部分電抗器都沒有設(shè)置保護(hù)，也還沒有專門完善的保護(hù)措施，這對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行及其不利。如果電抗器發(fā)生故障，沒有采用及時(shí)有效的保護(hù)，電抗器在短時(shí)間即可達(dá)到熔點(diǎn)引起嚴(yán)重?zé)龤В踔翆?duì)其他電力設(shè)備造成影響。
[0003]據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，1999年?2003年，全國電網(wǎng)高電壓電抗器保護(hù)正確率僅為27.27%。當(dāng)前，國內(nèi)對(duì)電抗器匝間保護(hù)的研究取得了一些成績，提出基于端電壓變化、功率變化或磁通變化的研究成果。由于不可抗拒的原因，很多理論研究只能停留在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證。另外，從實(shí)際運(yùn)行情況來看，國內(nèi)已配置的匝間保護(hù)裝置還主要面臨對(duì)整定值確定的難題，常常出現(xiàn)誤動(dòng)、拒動(dòng)，并沒有達(dá)到實(shí)際效果。鑒于此，市場已經(jīng)開始要求電抗器配置專門的、行之有效的匝間保護(hù)裝置。因此，目前迫切需要提供解決匝間短路的整套檢測方案，以便在故障初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在于提供一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法，保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，靈敏度極高，能實(shí)時(shí)監(jiān)測電抗器內(nèi)部運(yùn)行狀況。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，包括電抗器、主匯流架、副匯流架、電流互感器和分析保護(hù)裝置，所述的電抗器包括串聯(lián)連接的電抗器一和電抗器二，所述的電抗器一和電抗器二均包括若干層包封，每層包封均包括若干根相互并聯(lián)設(shè)置的引線，其特征在于:電抗器一的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架一和副匯流架一，電抗器二的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架二和副匯流架二，電流互感器的一端連接在主匯流架一和主匯流架二之間，電流互感器的另一端連接在副匯流架一和副匯流架二之間，電流互感器與主匯流架一、主匯流架二、副匯流架一和副匯流架二構(gòu)成H橋連接結(jié)構(gòu)，所述的電流互感器的電流采集端通過分析保護(hù)裝置與設(shè)置在電抗器一的各引線進(jìn)線端連接的斷流開關(guān)裝置相連接。
[0006]其中，主匯流架一及與主匯流架一并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Zll和副匯流架二及與副匯流架二并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z22的乘積等于或近似等于(如設(shè)定偏差值在±1%內(nèi))副匯流架一及與副匯流架一并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z12和主匯流架二及與主匯流架二并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z21的乘積。
[0007]其中，所述的電抗器一各引線的進(jìn)線端與電抗器一底部的匯流架連接，電抗器一各引線的出線端與主匯流架一或副匯流架一連接，電抗器二各引線的進(jìn)線端與主匯流架二或副匯流架二連接，電抗器二各引線的出線端與在電抗器二底部的匯流架連接。
[0008]其中，所述的電抗器一和電抗器二內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，即所述的電抗器一和電抗器二包封層數(shù)相同，且電抗器一和電抗器二的同一層包封內(nèi)的引線數(shù)量相同，此時(shí)電抗器一和電抗器二的引線總數(shù)相同。
[0009]優(yōu)選地，所述的電抗器一的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架一上的引線數(shù)量與電抗器二的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架二上的引線數(shù)量相同，電抗器一的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架一上的引線數(shù)量與電抗器二的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架二上的引線數(shù)量相同。
[0010]其中，所述的主匯流架一和主匯流架二為一體化連接并構(gòu)成主匯流架，副匯流架一和副匯流架二為一體化連接并構(gòu)成副匯流架，且被電流互感器分割的主匯流架一與主匯流架二的阻值相等，被電流互感器分割的副匯流架一和副匯流架二的阻值相等。
[0011]其中，所述的主匯流架一、主匯流架二和副匯流架一、副匯流架二均連接至電抗器線圈的中心。
[0012]其中，所述的主匯流架一和副匯流架一之間、主匯流架二和副匯流架二之間均通過絕緣支撐板連接。
[0013]其中，所述的副匯流架一安裝在主匯流架一的正上方或正下方且具有較小的間距，副匯流架二安裝在主匯流架二的正上方或正下方且具有較小的間距。
[0014]本H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置安裝于同相兩臺(tái)電抗器串聯(lián)之間，再通過將包封按照不同的引線架分別引出，因而形成電氣上的H型接線，通過利于H橋原理的高靈敏性和強(qiáng)抗干擾性直接反映橋臂阻抗變化。
[0015]正常情況下，主副匯流架之間的不平衡電流為零或低于某個(gè)數(shù)值(極小)，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障后，短路匝產(chǎn)生的反向磁通改變了原電抗器層間和包封間的平衡性，主副匯流架之間會(huì)出現(xiàn)很大的不平衡電流，此故障不平衡電流與原不平衡電流無論是數(shù)值還是方向都十分明顯。
[0016]本發(fā)明本身不反映三相不平衡及單相電壓電流等外部變化，通過電流互感器采集不平衡電流，電流互感器的容量選取與電抗器額定電流及包封引線均分情況決定，分析保護(hù)裝置則根據(jù)采集電流值快速分析主副匯流架之間基波電流的數(shù)值及方向變化(體現(xiàn)出基本電流的不平衡度)，判斷內(nèi)部是否出現(xiàn)故障。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明所提供的電抗器保護(hù)裝置，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，本身不反映三相不平衡及單相電壓電流等外部變化，具有很強(qiáng)的抗干擾性。正常情況下，主副匯流架之間的不平衡電流為零或低于某個(gè)數(shù)值(極小)，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障后，短路匝產(chǎn)生的反向磁通改變了原電抗器層間，包封間的平衡性，主副匯流架之間會(huì)出現(xiàn)很大的不平衡電流，此故障不平衡電流與原不平衡電流無論是數(shù)值還是方向，都是十分明顯，足于保證保護(hù)的靈敏性和準(zhǔn)確性，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測了電抗器內(nèi)部運(yùn)行狀況。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的電抗器H橋保護(hù)連接示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的電氣等效示意圖。
[0020]圖中，1-電抗器，2-主匯流架一，3-副匯流架一，4-絕緣支撐板，5-主匯流架二，6_
副匯流架二。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0022]目前，電抗器匝間保護(hù)正確率極低的困難在于保護(hù)整定值如何確定。電抗器發(fā)生匝間故障后，其阻抗、磁通、電流、電壓等特征量變化與電抗器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及故障位置緊密相關(guān)。如圖1所示，本發(fā)明提供的一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，包括電抗器、主匯流架、副匯流架、電流互感器和分析保護(hù)裝置，其特征在于:所述的電抗器包括串聯(lián)連接的電抗器一(I)和電抗器二(1)，兩個(gè)電抗器均為單相電抗器，所述的電抗器一(I)和電抗器二( I)均包括若干層包封，每層包封均包括若干根相互并聯(lián)設(shè)置的引線，電抗器一(I)的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架一(2)和副匯流架一(3)，電抗器二(I)的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架二(5)和副匯流架二(6)，電流互感器的一端連接在主匯流架一(2)和主匯流架二(5)之間，電流互感器的另一端連接在副匯流架一(3)和副匯流架二 (6)之間，電流互感器與主匯流架一 (2 )、主匯流架二 (5)、副匯流架一 (3)和副匯流架二
(6)構(gòu)成H橋連接結(jié)構(gòu)，主匯流架一(2)及與主匯流架一(2)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Zll和副匯流架二(6)及與副匯流架二(6)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z 22的乘積等于(或近似等于)副匯流架一 (3)及與副匯流架一 (3)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z12和主匯流架二 (5)及與主匯流架二 (5)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z21的乘積，所述的電流互感器的電流采集端通過分析保護(hù)裝置與設(shè)置在電抗器一(I)的各引線進(jìn)線端連接的斷流開關(guān)裝置相連接，所述的分析保護(hù)裝置可為現(xiàn)有常用的分析保護(hù)裝置，其作用在于能根據(jù)電流互感器電流采集端的輸出信號(hào)來控制斷流保護(hù)器而實(shí)現(xiàn)對(duì)電抗器的斷電保護(hù)，從而準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)了電抗器內(nèi)部匝間短路的故障檢測功能。
[0023]圖2提供了本發(fā)明的電氣等效示意圖，其中橋臂I的阻抗等效于主匯流架一(2)及與主匯流架一(2)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Zll，橋臂2的阻抗等效于副匯流架一(3)及與副匯流架一(3)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z12，橋臂3的阻抗等效于主匯流架二(5)及與主匯流架二(5)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z21，橋臂4的阻抗等效于副匯流架二(6)及與副匯流架二(6)并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z22，定義橋臂I阻抗值為Zll=Rll+jwLll;橋臂2阻抗值為Z12=R12+jwL12;橋臂3阻抗值為Z 21=R21+jwL21;橋臂4阻抗值為Z 22=R22+jwL22，正常情況下I Z11*Z22|等于或近似等于I Z 12*Z211，此種情況下電流互感器中通過的為零或電流很小，從而具有較高的靈敏度，能準(zhǔn)確的對(duì)電抗器內(nèi)的電流的異常數(shù)字快速做出反應(yīng)。
[0024]如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述的電抗器一(I)各引線的進(jìn)線端與電抗器一(I)底部的匯流架連接，電抗器一(I)各引線的出線端與主匯流架一 (2)或副匯流架一 (3)連接，電抗器二(I)各引線的進(jìn)線端與主匯流架二 (5)或副匯流架二 (6)連接，電抗器二(I)各引線的出線端與在電抗器二(I)底部的匯流架連接;優(yōu)選地，所述的主匯流架一 (2)、主匯流架二
(5)和副匯流架一(3)、副匯流架二(6)均通過電抗器線圈的中心，主匯流架一(2)和副匯流架一 (3)之間具有較小間距、主匯流架二 (5)和副匯流架二 (6)之間具有較小間距且均通過絕緣支撐板(4)連接，所述的主匯流架一 (2)和主匯流架二 (5)為一體化連接并構(gòu)成主匯流架，副匯流架一 (3)和副匯流架二 (6)為一體化連接并構(gòu)成副匯流架，且被電流互感器分割的主匯流架一 (2)與主匯流架二 (5)的阻值相等，被電流互感器分割的副匯流架一 (3)和副匯流架二(6)的阻值相等。
[0025]如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述的電抗器一(I)和電抗器二(I)內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，即包封層數(shù)和引線數(shù)量均相同；優(yōu)選地，所述的電抗器一(I)的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架一 (2)上的引線數(shù)量與電抗器二(I)的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架二 (5)上的引線數(shù)量相同，電抗器一(I)的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架一(3)上的引線數(shù)量與電抗器二(I)的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架二 (6)上的引線數(shù)量相同。
[0026]具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明是將電抗器各包封引線盡可能均勻分成兩部分，將主引線部分連接在主匯流架上，另一部分引線連接在副匯流架上，以滿足電流互感器與主匯流架一
(2)、主匯流架二(5)、副匯流架一(3)和副匯流架二(6)形成H橋連接結(jié)構(gòu)的連線要求，利用H橋原理的高靈敏性、強(qiáng)抗干擾性直接反映橋臂阻抗變化。本發(fā)明中電流互感器的容量選取與電抗器額定電流及包封引線均分情況決定，分析保護(hù)裝置則根據(jù)采集電流值快速分析主副匯流架之間基波電流的數(shù)值及方向變化(體現(xiàn)出基本電流的不平衡度)，來做出內(nèi)部是否故障的判斷。
[0027]上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理和最佳實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置及方法，該裝置包括電抗器、主匯流架、副匯流架、電流互感器和分析保護(hù)裝置，所述的電抗器包括串聯(lián)連接的電抗器一和電抗器二，所述的電抗器一和電抗器二均包括若干層包封，每層包封均包括若干根相互并聯(lián)設(shè)置的引線，其特征在于:電抗器一的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架一和副匯流架一，電抗器二的頂部安裝有用于導(dǎo)出內(nèi)部引線的主匯流架二和副匯流架二，電流互感器的一端連接在主匯流架一和主匯流架二之間，電流互感器的另一端連接在副匯流架一和副匯流架二之間，所述的電流互感器的電流采集端通過分析保護(hù)裝置與設(shè)置在電抗器一的各引線進(jìn)線端連接的斷流開關(guān)裝置相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的主匯流架一及與主匯流架一并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Zll和副匯流架二及與副匯流架二并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z22的乘積等于副匯流架一及與副匯流架一并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z12和主匯流架二及與主匯流架二并聯(lián)連接的引線構(gòu)成的阻抗Z 21的乘積。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的電抗器一各引線的進(jìn)線端與電抗器一底部的匯流架連接，電抗器一各引線的出線端與主匯流架一或副匯流架一連接，電抗器二各引線的進(jìn)線端與主匯流架二或副匯流架二連接，電抗器二各弓丨線的出線端與在電抗器二底部的匯流架連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的電抗器一和電抗器二內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的電抗器一的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架一上的引線數(shù)量與電抗器二的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至主匯流架二上的引線數(shù)量相同，電抗器一的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架一上的引線數(shù)量與電抗器二的同一層包封內(nèi)并聯(lián)連接至副匯流架二上的引線數(shù)量相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的主匯流架一和主匯流架二為一體化連接并構(gòu)成主匯流架，副匯流架一和副匯流架二為一體化連接并構(gòu)成副匯流架，且被電流互感器分割的主匯流架一與主匯流架二的阻值相等，被電流互感器分割的副匯流架一和副匯流架二的阻值相等。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的主匯流架一、主匯流架二和副匯流架一、副匯流架二均連接至電抗器線圈的中心。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)裝置，其特征在于:所述的主匯流架一和副匯流架一之間、主匯流架二和副匯流架二之間均通過絕緣支撐板連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用H橋檢測匝間短路的電抗器保護(hù)方法，其特征在于:通過電流互感器采集不平衡電流，電流互感器的容量選取與電抗器額定電流及包封引線均分情況決定，分析保護(hù)裝置則根據(jù)采集電流值快速分析主副匯流架之間基波電流的數(shù)值及方向變化(體現(xiàn)出基本電流的不平衡度)，判斷內(nèi)部是否出現(xiàn)故障。
【文檔編號(hào)】H01F27/40GK105976999SQ201610093140
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年2月21日
【發(fā)明人】賈跟卯, 駱福權(quán), 閆曉斌, 崔少飛, 侯繼東, 侯云艷
【申請(qǐng)人】珠海藍(lán)瑞盟電氣有限公司