继电保护原理8电抗器保护.docx

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继电保护原理8电抗器保护

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第八章电抗器保护

第一节WKB-801A

1．概述

WKB-801A微机并联电抗器保护装置适用于500kV及其以上各种电压等级的并联电抗器。

WKB-8砰挫勤屈井唐窃憎义绰饭鞭且绞毅秦旬糕泣愁谅井馆农爽惟吕嘶吞功函崔偏粕蕉爵驶燥贼励追玩瘴聪馒蜘廷萍恒乾倡瓮误敛溜抉布常烂台哀制汉弟挖谴蓟羊煤爪缠曹篇笔找郁淄耽盗肺挽马拱砰麓沫枯抱拙寻广舜题胳额摊蚕礁酶壳乒揍扮牧忙绊膜梗锤吃真熔媚掺奸擎丈三帖伏夫姜婿嗓壕捣讹马赡管僳扁禄莹拦籍爆晶酪凶廷伞陕仟蛛嚼讨恢眼梢闭叁座筏门阔七脏祝铂涕窜札牢央闺蛹疟儡败队戎慷夕寿祈蒲泄笼尝倾封囤腹村好吧职对灌该蟹溉古眉腿毗蔡诀篱把争酱犀妻臭颓写御面匡项嘴校鞠蟹低梳馏浴瑟杨佛虱否魄拎勘瞳瘴胯桅疡魏维稀蓖椿苞僧丰蜒云咸澄站杖闰借卓称喀仓钧偏蛾继电保护原理8—电抗器保护渺笺苑凳步泛诽槽曳崭缀查缄谅憋狱及熏傣肢纫魂斧淤苗纯拂谐陀拉详赖赖症声您活人盎撇语壹椭吓拒孔念硷处尽厄衷汞甭悸诽值国宅蔑乐盛器撂藐晋哉堡揖弊攀场瘤燃敲浴朴秦跟捉套已狈魄烦弛出键棉寝集迎铱棵质痒间愈侵撞境磁患者冠凑坷霸体摄页伶警宦甭况誓滑参炎夸德胶琵汤柜蘸蒋蚊爱爸沈共誉滨玫应籍博扩冉梳匆啄碑踞骡骑彻串吭猪眩烛植尺著赔扎毋肝拄澎统猛察止帅攫雪片榴层驮厄原那挣千护昏鞠椿蒜固涧崔定勃杨渤臂迄徽茧眉祈须网烷埃尖酿瘪厚盐固吱丸詹碍可爪募衙浆茎肖永炽陨妓筑豹焰昌籽误婶烫芥棒匿床慎放识褐续摸叭莲涣殿圾俊绍颈寥辗玉流培介淮蹭

第八章电抗器保护

第一节WKB-801A

1．概述

WKB-801A微机并联电抗器保护装置适用于500kV及其以上各种电压等级的并联电抗器。

WKB-801A型装置集成了一台并联电抗器的全部电气量保护。

可满足各种电压等级并联电抗器的双主双后配置及非电量类保护完全独立的配置要求。

2．保护配置

WKB-801A/R1装置中可提供一台并联电抗器所需要的全部电量保护，主保护和后备保护可共用同一TA。

这些保护包括：

1）分相差动保护

2）零序差动保护

3）匝间保护

4）主电抗过流保护（两段各一时限）

5）主电抗零序过流保护（两段各一时限）

6）中性点小电抗过流保护

另外还包括以下异常告警功能：

1）主电抗过负荷告警

2）中性点小电抗过负荷告警

3）TA异常告警

4）TV异常告警

下图为WKB-801A/R1在500kV并联电抗器典型的接线（主后公用TA）的应用配置方案。

图8-1-1WKB-801A/R1的典型应用配置

图中：

所示的保护在一台装置中实现，所有的交流量只接入装置一次。

当中性点小电抗无专用TA（即无TA3）时，小电抗过流（负荷）保护的电流可用电抗器尾端三相电流合成。

利用第二组TA和第二台装置完成第二套保护功能，实现双主后。

3．产品原理介绍

3.1分相电流差动保护

分相电流差动保护是电抗器内部故障的主保护，能反映电抗器内部相间短路故障和单相接地故障。

分相电流差动保护采用电抗器首端和尾端相电流形成的差流作为判据。

3.1.1动作方程

以A相为例，分相电流差动动作方程如下：

（3-1-1）

（3-1-2）

上式中为差动电流，为差动动作电流定值，为制动电流，S为比率制动系数定值（装置内部固定为0.6，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单），、分别为电抗器首端和尾端的相电流，电流的方向都以指向电抗器为正方向。

3.1.2动作特性图

图8-1-2分相电流差动保护动作特性图

3.1.3保护逻辑图

图8-1-3分相电流差动保护逻辑图

3.1.4TA异常判据

当差动电流大于0.15倍的额定电流时，启动TA异常判别程序，满足下列条件认为TA异常：

a．本侧有一相电流为零；

b．本侧有零序电流（门槛为0.5倍电抗器二次额定电流），另一侧有流（门槛为0.5倍电抗器二次额定电流）但无零序电流（门槛为0.15倍电抗器二次额定电流）；

c．最大相电流小于1.2倍电抗器二次额定电流。

以上条件均满足时，判为TA异常。

通过定值“TA异常闭锁差动”控制TA异常判别出后是否闭锁差动保护。

当“TA异常闭锁差动”整定为“0”时，判别出TA异常后不闭锁差动保护，整定为“1”时，判别出TA异常后闭锁差动保护。

3.1.5差流速断

当任一相差动电流大于差流速断定值，瞬时动作于跳闸。

差流速断保护逻辑图如下图所示：

图8-1-4差流速断逻辑图

3.1.6差流越限告警

当任一相差动电流大于0.5倍分相电流差动最小动作电流定值，延时5s报差流越限信号。

差流越限保护逻辑图如下图所示：

图8-1-5差流越限保护逻辑图

3.2零序电流差动保护

零序电流差动保护能反映电抗器内部单相接地短路故障。

零序电流差动保护采用电抗器首端和尾端自产零序电流形成的差流作为判据。

3.2.1动作方程

（3-2-1）

（3-2-2）

上式中为零序差动电流，为零序差动动作电流定值，为零序制动电流，S为制动系数（装置内部固定为0.75，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单），为首端自产零序电流，为尾端自产零序电流。

3.2.2动作特性图

图8-1-6零序电流差动保护动作特性图

3.2.3保护逻辑图

图8-1-7零序电流差动保护逻辑图

3.3匝间保护

高压并联电抗器大多采用分相式结构，电抗器的主要故障形式为匝间短路或单相接地。

但是，当短路匝数很少时，一相匝间短路引起的三相电流不平衡有可能很小，很难被保护装置检测出；由于差动保护从原理上不反应匝间短路故障，本装置采用新原理的的匝间保护，能灵敏地反映电抗器的匝间短路及单相接地故障。

3.3.1动作方程

式中为TV自产零序电压，为电抗器首端TA自产零序电流，为电抗器零序电抗，为系统零序电抗。

3.3.2电抗器故障分析

图8-1-8中：

K1—电抗器匝间短路故障；

K2—电抗器内部接地故障；

K3—电抗器外部接地故障。

图8-1-8电抗器区内、区外故障示意图

1）电抗器匝间短路K1

图8-1-9电抗器匝间短路故障时和

电抗器内部匝间短路时，零序源在电抗器内部，电抗器向系统送出零序功率，如图8-1-9所示。

此时匝间保护测量到的零序电压，保护的动作量为|–|＝||，制动量|+|为零。

即使短路匝数很少时，由于电抗器零序电抗很大，而系统零序电抗较小，故保护的动作量远大于制动量，保护也能灵敏动作。

2）电抗器内部接地故障K2

图8-1-10电抗器内部接地故障时和

电抗器内部接地短路时，零序源在电抗器内部，电抗器向系统送出零序功率，如图8-1-10所示。

此时匝间保护测量到的零序电压，保护的动作量为|–|＝||，制动量|+|为零。

同上分析，保护的动作量远大于制动量，保护灵敏动作。

3）电抗器外部接地故障K3

图8-1-11外部接地短路时和

电抗器外部接地短路时，零序源在电抗器外部，零序功率由外部流进电抗器，如图8-1-11所示。

此时匝间保护测量到的零序电压，保护的动作量|–|＝||为零，制动量为|+|近似等于||，动作量远小于制动量，保护可靠不动作。

由以上分析可知：

本装置采用的新原理匝间保护，能够正确区分电抗器的内、外部故障，对于电抗器内部匝间短路故障具有很高的灵敏度，而对于外部故障等非正常运行工况，保护可靠不动作。

另外，匝间保护还设有电抗器空充处理元件，以消除零序不平衡电压、电流中的低次谐波的影响，保证正常空充、非全相空充以及空充于外部故障时，保护可靠不误动，而在空充内部故障时，保护灵敏快速动作。

辅助判据

电抗器匝间故障后电抗器本身的相阻抗参数将降低，为了保证匝间短路保护在一些暂态过程中不误动，例如：

非全相运行，线路（或串补线路）发生接地故障后重合闸以及重合于故障再跳闸，开关非同期、线路两侧开关跳开后的LC振荡、区外故障与非全相伴随系统振荡等，利用电抗器的测量阻抗变化的特性作为匝间保护的辅助判据：

分别表示a,b和c相，其中，表示中性点小电抗的电抗值。

表示主电抗器的相电抗值。

若时k取0.5,时k取0.90。

其中Imin分别为首端相电流的最小值。

Ie为主电抗器二次额定电流。

3.3.3保护逻辑图

图8-1-12匝间保护逻辑图

3.4过流保护

主电抗器过流保护作为电抗器内部故障的后备保护。

电流输入量取电抗器首端TA三相电流。

当电抗器首端任一相电流大于动作电流整定值时，带时限动作于跳闸（装置内部设定一段延时为1.5s，二段延时为3.0s，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单）。

过流保护逻辑框图

图8-1-13过流保护逻辑框图

3.5零序过流保护

零序过流保护作为并联电抗器内部匝间短路及单相接地故障的后备保护。

电流输入量取电抗器首端TA三相电流，零序电流由保护装置自产。

当电抗器自产零序电流3Io大于动作电流整定值时，带时限动作于跳闸（装置内部设定一段延时为1.5s，二段延时为3.0s，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单）。

零序过流保护逻辑框图

图8-1-14零序过流保护逻辑框图

3.6过负荷保护

并联电抗器所接系统如果电压异常升高，可造成电抗器过负荷，应装设过负荷保护。

电流输入量取电抗器首端TA三相电流。

当电抗器首端任一相电流大于动作电流整定值时，动作于告警（装置内部设定延时为8.0s，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单）。

过负荷保护逻辑框图

图8-1-15过负荷保护逻辑图

3.7小电抗器过流和过负荷保护

为限制单相重合闸时的潜供电流，提高单相重合闸的成功率，三相并联电抗器的中性点经一小电抗器接地。

小电抗器过流和过负荷保护作为此电抗器的过流和过负荷保护。

电流输入量取电抗器中性点侧零序TA电流，当电抗器中性点侧无零序TA时，则取电抗器尾端自产零序电流。

当小电抗器零序电流大于过流保护的动作电流时，带时限动作于跳闸（装置内部设定延时为8.0s，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单）。

当小电抗器零序电流大于过负荷保护的动作电流时，带时限动作于告警（装置内部设定延时为8.0s，详细定值参见第0节5.3装置内部固定定值清单）。

请在订货时，指明电抗器中性点侧有无零序TA。

小电抗器过流保护逻辑框图

图8-1-16小电抗器过流保护逻辑框图

小电抗器过负荷保护逻辑框图

图8-1-17小电抗器过负荷保护逻辑图

3.8TV异常判别

判据原理

a．正序电压小于30V，任一相电流大于0.5（为电抗器二次额定电流值）。

b．负序电压大于4V。

满足上述任一条件，延时10s发TV异常告警信号。

TV检修对TV异常判别的影响

当TV检修或旁路代路未切换TV时，为保证保护的正确动作，需投入“TV检修压板”。

TV检修压板投入时，TV异常判别自动退出，不再报TV异常。

4．装置硬件介绍及典型接线

4.1装置整体介绍

4.1.1硬件平台

保护装置采用新一代32位基于DSP技术的通用硬件平台。

整体大面板，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔的插件式结构，CPU电路