专利名称：判别可控高压并联电抗器单相接地故障的方法
技术领域：
本发明涉及电学领域，更具体的说涉及电力系统中的可控高压并联电抗 器单相接地故障的判别方法。
背景技术：
近年来在500KV及以上特高压电网中为了限制过电压和无功平衡以达到 系统安全运行的目的，采用可控高压并联电抗器，它由高漏抗变压器及空芯 电抗器组成，后者是前者的负载。国内首台可控高压并联电抗器在半年前刚 投入试运行，国外应用也仅在两年前，所以当前检测可控高压并联电抗器故 障的保护装置基本上是空白，有关这方面的技术文献也少。南京《电力系统 自动化》杂志第31巻第24期(2007年12月25日)有一篇论文"微机可控 高压并联电抗器保护的研制"(作者屠黎明等)，该文(以下简称为可控电抗 器现有传统保护)的要点如下如图4所示传统保护取低压侧中性点电流 互感器TA0的电流构成外接零序过流保护，作为低压绕组及空芯电抗器单相 接地故障的主保护，动作灵敏度高，但该保护需躲开正常运行时以及外部单 相接地故障时流经TA0的最大不平衡电流，而不平衡电流确定困难，因此它 的动作值整定困难，不利于工程实际应用。而且当低压绕组及空芯电抗器内 部发生匝间短路时，产生的故障电流不流经TAO，因此不能保护低压绕组及空 芯电抗器内部匝间短路故障。
传统保护自电流互感器TA3取相电流，保护自产零序电流，组成零序过 压闭锁的零序过流保护，作为低压绕组及空芯电抗器单相接地及匝间短路的后备保护。由于TA3安装在可控电抗器副边的首端，当低压绕组或空芯电抗
器内部单相接地点的位置越靠近中性点，流过TA3的电流越小，保护动作灵 敏度越低，死区越大。又零序过压闭锁欠妥，其定值整定困难，因为检测的 零序电压是高压母线的C/。，当外部远距离单相接地时，母线f/。低，保护可能 开放会误动；当可控电抗器内部靠近首端单相接地时，母线t/。高，保护可能 被误闭锁而拒动。
传统保护高压侧的电流互感器TA1与低压侧的电流互感器TA3组成三相 式比率制动的大差动保护作为高低压侧单相接地故障的主保护，这欠妥。可 控高压并联电抗器为y。/y。-12接线，设高压绕组内部A相单相接地，见图5，
若磁势/'『、/W，则合成磁势( + /W")的方向与 方向同，感应到低 压侧的电流为/ ， ？由Wl。的正极性流入而i由7M3。的负极性流入，这对大差 动保护而言/'与/为模值不等的穿越性电流，保护的差动电流；减小，制动电 流/^增大，大差动保护的动作灵敏度低或者拒动。此外，大差动保护的另一 缺点是空投电抗器时的励磁涌流对保护的影响很大，必须采取二次谐波制动。 可见，可控高压并联电抗器现有的传统保护采用高低压侧电流互感器组成的 大差动保护是欠妥的。
传统保护采用TA1与TA2组成的零序差动保护作为高压绕组单相接地的 又一主保护，这也欠妥。高压绕组内部单相接地时零差保护与分侧差动保护 的差动电流/。,都等于l3/。,+34j， 34为高压绕组首端流向接地点的电流，3/。
3/ —3/
潜
为中性点流向接地点的电流，分侧差动保护的制动电流乙,=
而零差保护的4^M4X[/^.,、 /B.,、 /f,,] = 3/。，，很大，、 /s.,、 /"为高压绕组首 端三相的相电流；可见高压绕组内部单相接地时零差保护的动作灵敏度远小于分侧差动保护。
发明内容
本发明的任务是提供一种判别可控高压并联电抗器内部单相接地故障的 方法，克服零序过流保护整定困难的缺点。
为完成上述任务，本发明的技术方案是 一种判别可控高压并联电抗器 内部单相接地故障的方法，该方法包括如下步骤
1) 在可控高压并联电抗器每相的低压侧接地点左右两边分别设置电流互 感器1LH、 2LH;
2) 自电流互感器1LH、 2LH取相电流构成反映相电流的三相式比率制动 的分侧差动保护，作为可控高压并联电抗器低压绕组及空芯电抗器单相接地 故障的主保护，主保护的差动电流；=|/鼎+/層|，制动电流/^-士l/丽-4wl。
由电流互感器1LH、 2LH的三相电流保护自产三倍零序电流3/。,w、 3/。.2i//，
构成零序过流以"或"门经延时出口的保护，作为可控高压并联电抗器低压 绕组及空芯电抗器单相接地及匝间短路的后备保护。
由各相可控高压并联电抗器高压绕组首端及中性点侧电流互感器3LH、 4LH组成反映相电流的三相式比率制动的分侧差动保护，作为可控电抗器高压 绕组单相接地故障的主保护。
本发明把高漏抗变压器低压绕组与空芯电抗器视为一个被保护的整体， 巧妙地在接地的中性点左右两边设置电流互感器1LH、2LH。由电流互感器1LH、 2LH组成反映相电流的三相式比率制动的分侧差动保护，作为低压绕组及空芯 电抗器单相接地故障的主保护，差动电流；=/^+4. ，制动电流
_丄
,/ w — 7，
当低压绕组或者空芯电抗器内部任一点单相接地时，/力、析图
于流向接地点的总电流，很大，而且L很小，保护动作的灵敏度很高。差动 保护的整定简单、常规又明确，克服了可控电抗器现有传统保护中TA0零序 过流保护整定困难的缺点。
图1为本发明可控高压并联电抗器每相所用电流互感器配置图2为本发明可控高压并联电抗器三相所用电流互感器配置图3为本发明可控高压并联电抗器低压侧零序过流保护框图4为现有传统的可控高压并联电抗器每相保护所用电流互感器配置图5为现有传统可控高压并联电抗器内部每相接地大差动保护可能拒动
分
具体实施例方式
本发明的主保护的电流互感器配置图如图1、 2所示，可控高压并联电抗 器本发明所用电流互感器配置图。图中，各相的1LH、 2LH——用于低压侧分 侧差动保护及低压侧零序过流保护；3LH、 4LH——用于高压侧分侧差动保护。 判别可控高压并联电抗器内部单相接地故障的方法包括如下步骤
1) 在可控高压并联电抗器每相的低压侧接地点左右两边分别设置电流互 感器1LH、 2LH;
2) 自电流互感器1LH、 2LH取相电流构成反映相电流的三相式比率制动 的分侧差动保护，作为可控高压并联电抗器低压绕组及空芯电抗器单相接地 故障的主保护，主保护的差动电流/。p制动电流L =士|/^-。
如图3所示，图中，TA0"用于低压侧外接零序过流保护；TA3——用 于低压侧零序过压闭锁的零序过流保护；TA1、 TA3——用于大差动保护；TA1、TA2——用于零差保护。本发明又巧妙地利用电流互感器1LH、 2LH保护自产 的3/。,w、 3/。，，构成零序过流以"或"门经延时出口的保护，作为低压绕组 及空芯电抗器单相接地及匝间短路的后备保护。当低压绕组及空芯电抗器任 一点单相接地或匝间短路时两个零序过流元件都动作或者只是任一个动作， 保护均可出口，灵敏度高，克服了可控电抗器现有传统保护中TA0零序过流 保护不能保护低压绕组及空芯电抗器内部匝间短路和TA3零序过流保护当单 相接地点位于低压绕组及空芯电抗器内部时动作灵敏度降低死区大的缺点。 再者，本发明的后备保护以延时防止外部单相接地时误动作，克服了现有传 统保护中零序过压闭锁可能会导致误动或者拒动的缺点。
L,的整定值仅躲开可控电抗器三相正常最大负荷运行时在低压侧产生的 三倍零序不平衡电流，不必躲开可控电抗器外部(即电力系统)单相接地短 路时高漏抗变压器低压侧出现的三倍零序电流，也就是外部单相接地时允许 3i。M >IS 、 3i。.2,H >1,￡,判据启动，而依靠长延时t来保证零序过电流保护不误 出口，不误跳闸。
如图l、 2所示，本发明采用高压绕组首端及中性点侧电流互感器组成反 映相电流的三相式比率制动的分侧差动保护，作为高压绕组单相接地故障的 主保护。具备的特征是保护的动作特性折线只需躲开外部单相接地时的不 平衡电流，不必计及外部相间短路的不平衡电流(因为可控电抗器为电力系 统中的负载，外部相间短路时短路电流只流到短路点，不会流到电抗器)；又 由于采用分侧差动保护，仅在高压侧绕组首端和中性点之间构成差动保护， 不存在Af/ (变压器分接头系数)及Aw (平衡系数)因素，从而和传统保护 相比较，保护的动作特性折线低，能提高保护动作的灵敏度。再者，可控电抗器的阻抗特大，空投时励磁涌流小于常规的电力变压器，且分侧差动保护 的两组电流互感器都位于高压侧，不大的励磁涌流为穿越性电流，分侧差动 保护不必采用二次谐波制动。因此，本发明采用高压侧分侧差动保护替代可 控电抗器现有传统保护中的大差动及零差保护的特征及优点是动作灵敏度 高、动作快、保护软件简化。
权利要求
1、一种判别可控高压并联电抗器内部单相接地故障的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤1)在可控高压并联电抗器每相的低压侧接地点左右两边分别设置电流互感器1LH、2LH；2)自电流互感器1LH、2LH取相电流构成反映相电流的三相式比率制动的分侧差动保护，作为可控高压并联电抗器低压绕组及空芯电抗器单相接地故障的主保护，主保护的差动电流<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>op</mi></msub><mo>=</mo><mo>|</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>1</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>2</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>|</mo><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101406150002C1.tif" wi="31" he="6" top= "94" left = "96" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>制动电流<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>res</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><mo>|</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>1</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>-</mo><msub> <mover><mi>I</mi><mo>·</mo> </mover> <mrow><mn>2</mn><mi>LH</mi> </mrow></msub><mo>|</mo><mo>.</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2008101406150002C2.tif" wi="35" he="6" top= "94" left = "151" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>
2、根据权利要求1所述的判别可控高压并联电抗器内部单相接地故障的 方法，其特征在于，由电流互感器1LH、 2LH的三相电流保护自产三倍零序电 流3/。.,w、 3/,，，构成零序过流以"或"门经延时出口的保护，作为可控高压 并联电抗器低压绕组及空芯电抗器单相接地及匝间短路的后备保护。
3、根据权利要求1或2所述的判别可控高压并联电抗器内部单相接地故 障的方法，其特征在于，由各相可控高压并联电抗器高压绕组首端及中性点
全文摘要
本发明涉及一种判别可控高压并联电抗器内部单相接地故障的方法，该方法包括如下步骤1)在可控高压并联电抗器每相的低压侧接地点左右两边分别设置电流互感器1LH、2LH；2)自电流互感器1LH、2LH取相电流构成反映相电流的三相式比率制动的分侧差动保护，作为可控高压并联电抗器低压绕组及空芯电抗器单相接地故障的主保护，主保护的差动电流I<sub>op</sub>＝|i<sub>1LH</sub>+i<sub>2LH</sub>|，制动电流I<sub>res</sub>＝1/2|i<sub>1LH</sub>-i<sub>2LH</sub>|。当低压绕组或者空芯电抗器内部任一点单相接地时，I<sub>op</sub>等于流向接地点的总电流，很大，而且I<sub>res</sub>很小，保护动作的灵敏度很高。差动保护的整定简单、常规又明确，克服了可控电抗器现有传统保护中TAO零序过流保护整定困难的缺点。
文档编号H02H7/00GK101630832SQ20081014061
公开日2010年1月20日 申请日期2008年7月15日 优先权日2008年7月15日
发明者姚晴林, 张项安, 曹丽璐, 李瑞生, 粟小华 申请人:许继集团有限公司;许继电气股份有限公司