一种并联高压电抗器匝间保护的整定计算与校验
周金刚，周伟，周滨，肖凯还，陈兵，刘敏
（湖南超高压管理局，湖南 长沙 410015）
摘要：匝间保护是并联电抗器非常重要的一种主保护，在500kV超高压电网中应用广泛，它主要用来保护电抗匝间短路，本文主要介绍了应用于500kV输电线路的并联高压电抗器SG R751保护装置匝间保护的原理和零序阻抗圆的计算方法；同时介绍了匝间保护的整定计算方法和计算原理，并给出了计算实例，测算出了匝间保护动作电压的特性曲线，对读者的实际工作有比较大的参考意义。该方法同样适用于WDK-600等应用了零序阻抗继电器的高抗保护装置。
关键词：高抗；匝间保护；零序源；阻抗圆；SG R751；动作边界
Setting calculation and verification of parallel reactor interturn protection
ZHOU Jin gang，Zhou wei，Zhou bin，Xiao kai huan，Chen bin，Liu min
(Hunan Provincial EHV & Transformation Company, Changsha 410015)
Abstract: The inter-turn protection is an important main protection of shunt reactors, it widely used in 500kV EHV power grid .the Paper introduced the principle of inter-turn and zero sequence impedance circle method of calculation which called SG R751,it widely used in the parallel reactor of 500kV transmission line. Meanwhile it introduced Interturn protection setting calculation method and calculation principle, and also given a calculation example. Calculated out of inter-turn voltage characteristic curves of the protection action. it is helpful for the reader’s  actual work.the method also applies to WDK-600 applications which used zero-sequence impedance of the high resistance relay protection device.
Key words: high-resistance; interturn protection; Zero-sequence source; impedance circle; SG R751; Border Action

1引言
并联电抗器广泛应用于超高压远距离输电线路，它的主要作用是削弱空载或轻载时长线路的
电容效应所引起的工频电压升高；改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损；减少潜供电流，加速潜供电弧的熄灭，提高线路自动重合闸的成功率。因此其运行状况对整个系统的安全运行起着决定性作用。目前我国普遍采用通过隔离开关与线路相连，电抗器可与输电线路视为一体，这种方式比较节省设备，减少投资。
匝间短路是并联电抗器比较普遍的内部故障，但当短路匝数很少时，单相短路形成的不平衡电流很小，保护装置很难做出正确判断。另外，纵差保护无法反映匝间短路。因此对于并联高压电抗器必须装设高灵敏度的匝间短路保护。
SG R751和WDK-600是国电南自公司开发的两种并联电抗器保护装置，广泛应用于湖南500kV超高压电网，这两种装置的保护原理基本相同，易于维护和校验，但是匝间保护的整定校验比较复杂，厂家资料介绍较少，笔者根据工作中的经验和对装置的仔细研究，终于弄清楚了匝间保护的原理和定值整定计算以及保护校验方法。
2 匝间保护原理
以往的高抗匝间保护都是带零序电压补偿的零序方向保护，这是因为电抗器的零序电抗很大，
为了保证系统零序电抗较小造成引入保护的零序电压很小时零序方向保护仍能保护匝间短路[3]。但是如果匝间短路的短路匝数很小时，由于匝间短路处的零序电压很小，产生的零序电流小于零序电流门槛时保护就不能动作，所以保护存在一定的死区。而SG R751和WDK-600的匝间保护采用了新原理，它由电抗器高压零序电流、零序电压组成的零序阻抗继电器。从而弥补了以前阻抗补偿原理存在过补偿和欠补偿、补偿度难整定的不足[4]。并联电抗器的零序回路如下：
         
当电抗器匝间保护时，零序源在电抗器内部，即由电抗器向系统送出零序功率。如图1所示，此时零序电压与零序电流的关系为，端口测量到的是系统的零序阻抗。
由分析可知，故障时，可以根据系统零序回路零序源的所在位置来决定故障是否是电抗器内部故障。这样就提高了匝间保护动作灵敏度，同时还解决了传统保护在系统无穷大时电抗器内部故障的死区问题，保证在外部故障时不会误动。
3 匝间保护定值整定与校验
3.1匝间保护的定值整定
匝间保护的整定要躲过正常情况下由于三相电压不平衡引起的零序电压及三相TA不一致引起的零序电流。为保证匝间保护的灵敏度，零序监控电流整定值应较小。此外，在电抗器空投
时，为防止励磁涌流造成匝间保护误动，在电抗器空投时匝间保护零序监控电流采取反时限特性定值。
电抗器匝间保护动作的前提条件是高端零序电流必须大于零序监控电流。根据实验表明，匝间保护是电抗器主保护中最灵敏的一种保护,取，为电抗器二次额定电流值。
3.2 匝间保护的校验
匝间保护在PT断线和CT断线退出，匝间保护因PT断线或CT断线闭锁而不动作，另外还需在定值单下投入零序阻抗匝间保护控制字
零序阻抗    (1-1)
其中：主电抗器一次阻抗值
    ：小电抗器一次阻抗值
    ：PT变比值
    ：主电抗器TA变比值
图3中，阻抗圆心：，阻抗圆半径：，测量阻抗：
当TA二次额定值为1A时，固定I=1A，相角为0°，则阻抗圆上任一点的Z可由U确定，即Z=U.
当TA二次额定值为5A时，固定I=5A，相角为0°，则阻抗圆上任一点的Z可由U确定，即Z=U/5.
另外如果对（圆心）α=0°～330°测点，应该固定I=0.2，相角为0°；则阻抗圆上任一点阻抗Z可由U确定，即Z=U/0.2=5U,也就是U=Z/5。
定值列表（以某500kV线路为例）
TV变比
5250
主电抗高端TA变比值
200
主电抗低端TA变比值
200
主电抗一次阻抗值
2500Ω
小电抗一次阻抗值
420Ω
零序监控电流整定值
0.18A
匝间保护控制字
投入
由表1可知： =2500Ω， =420，
=5250， =200;将定值代入式(1-1)得     
∴阻抗圆半径：
试验中，固定I=0.2，电压电流之间相角为
0°，则阻抗圆上任一点阻抗Z=5U，即U=Z/5。
0.95U为可靠动作值，1.05U为可靠不动作值。
与圆心O夹角
与原点α夹角
U
0.95U
1.05U
0°
-44.03°
9.96
9.46
10.46
30°
-28.32°
7.05
6.69
7.4
60°
-11.8°
3.65
3.47
3.84
90°
90°
0.24
0.227
0.251
120°
-168.62°
3.65
3.47
3.84
150°
-151.68°
7.05
6.69
7.4
180°
-135.97°
9.96
9.46
10.46
210reactor4°
-120.56°
12.2
11.59
12.81
240°
-105.26°
13.61
12.93
14.29
270°
-90°
14.09
13.38
14.79
300°
-74.74°
13.61
12.93
14.29
330°
-59.44°
12.2
11.59
12.81
表2中的上述数据就是固定电流I=0.2A,相位为0°，匝间保护动作电压U的边界值，其中0.95U为可靠动作点，经我们实验，均能可靠动作；1.05U为可靠不动作点，匝间保护可靠不动作。
4 结论
匝间保护是保护并联高压电抗器本体的非常重要的一种保护，以前普遍采用带零序电压补偿度零序方向保护，这种保护存在着一定的死区。而由零序阻抗继电器构成的SG R751系列的新保护解决了死区问题，它的动作特性是零序阻抗特性圆，这种保护的计算方法是固定电流计算电压的方法，所以其动作电压也同样是一个圆曲线。这种方法虽然比以前的匝间保护原理有很大的优越性，也同样有它的不足；例如零序阻抗继电器在电抗器处于非全相运行状态时保护可能会误动。但是目前并联电抗器都不设专用断路器，所以高抗不会处于非全相状态，这个问题并不严重。
参考文献
[1].尹项根等.电力系统继电保护[M].武汉：华中科技大学出版社,2005
Yin xiang geng,Power System Protection[M].Wuhan:
Huazhong University of Science and Technology Press,2005.
[2]..熊信银等.电气工程基础[M]. 武汉：华中科技大学出版社,2005
Xiong xin yin. Electrical Engineering Fundamentals[M]. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology Press,2005
[3].国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009
Relay Protection training materials of SGCC[M].
Beijing: China Electric Power Press，2009
[4] SG R751技术使用说明书
Technical Manual of SG R751
[5]WDK-600技术使用说明书
Technical Manual of WDK-600
[6].继电保护实用技术问答[M].中国电力出版社
Relay Protection Practical Technology[M]. China Electric Power Press
[7].孙莹等.电力系统自动化[M].中国电力出版社,2004
Sun ying. Power Systems Automation[M]. China Electric Power Press,2004.
[8]邹森元.《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》条例分析[M] . 沈阳: 白山出版社, 2000.
Zhou sen yuan. 《Power System Protection and safety of anti-accident measures for points of automatic devices》Bill Analysis[M] .Shengyang:baishan Press,2000

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