空心并联电抗器匝间短路故障电流及其过流保护系统.pdf

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1、第45卷第11期Ｖｏｌ．45Ｎｏ．１１2008年11月ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲＮｏｖｅｍｂｅｒ２００８空心并联电抗器匝间短路故障电流及其过流保护系统郭香福，孟波（北京电力设备厂，北京102401）摘要：介绍了干式空心电抗器的结构、计算模型，给出了并联电抗器匝间短路后阻抗的变化。关键词：电抗器；绕组；短路；保护系统＋中图分类号：ＴＭ４０１．１文献标识码：Ｂ文章编号：１００１－８４２５（２００８）１１－００２０－０３Ｉｎｔｅｒ－ＴｕｒｎＳｈｏｒｔＣｉｒｃｕｉｔＦａｕｌｔＣｕｒｒｅｎｔａｎｄＯｖｅｒｃｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍｏｆＳｈｕｎｔＲｅａｃｔｏｒｗｉｔｈＡｉｒＣｏｒ

2、ｅＧＵＯＸｉａｎｇ蛳ｆｕ,ＭＥＮＧＢｏ（ＢｅｉｊｉｎｇＰｏｗｅｒＥｑｕｉｐｍｅｎｔＧｒｏｕｐ,Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２４０１,Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒｄｒｙ－ｔｙｐｅｒｅａｃｔｏｒｗｉｔｈａｉｒｃｏｒｅａｒｅｉｎｔｒｏ-ｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｎｓｈｕｎｔｒｅａｃｔｏｒａｆｔｅｒｉｎｔｅｒ－ｔｕｒｎｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅａｃｔｏｒ；Ｗｉｎｄｉｎｇ；Ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍ（称为绕组层）的紧密并联。各绕组层

3、承担相同的电1引言压，但根据绕组导线截面的大小和温升均匀的原则目前，６６ｋＶ及以下等级并联电抗器的９５％以分布不等的电流。因此，从电气原理上，空心电抗器上为干式空心电抗器，它们在平衡网络无功及维持是若干个并联电感支路的组合，各支路间还有与自系统电压稳定方面发挥着重要的作用。但是干式空电感数量级相同的互感。心并联电抗器，其继电保护与故障后及时跳闸问题根据这种绕组型式，对于含有Ｎ层绕组的干式一直是难以解决的问题。虽然并联电抗器装有电流空心电抗器，以相电压为基准相量时，各并联支路的速断保护和过流保护，但从经常出现的事故情况看，复电流Ｉｉ、复阻抗Ｚｉ,ｉ以及互感电抗Ｚｉ,ｊ之间的关系干式空心

4、并联电抗器大多数绕组的内部故障，都是满足以下方程：在发现浓烟之后采取手动操作，才将故障电抗器切ＺＩ＝Ｕ（１）除，而这时整台电抗器已经被烧得很严重了。因此，其中，Ｚ＝[Ｚｉ,ｊ]Ｎ×ＮＴ笔者从干式空心电抗器基本设计原理出发，分析干Ｉ＝[Ｉ１Ｉ２…ＩＮ]Ｔ式空心并联电抗器出现匝间短路时阻抗以及工作电Ｕ＝[$Ｖ##Ｖ"…##Ｖ!]Ｎ流的变化规律，同时探讨了过流保护对绕组内部故假定Ｎ层并联绕组的第ｍ层出现匝间短路，在障保护效果较差的具体原因，并提出相关建议。该短路故障尚未将第ｍ层绕组融化开断以前，其电2干式空心电抗器的基本结构与计算模型路模型如图１所示。与正常情况的计算模型相比，除了第ｍ层匝

5、数干式空心电抗器绕组采用多层圆筒式同轴绕组减少并分为拉开一定间距的两段串联绕组外，电路并联连接结构。每层圆筒式绕组内径和外径两侧由上还增加了一个由电阻ＲＮ＋１和电感ＬＮ＋１形成的闭合环氧树脂和玻璃纤维包封，称为电抗器的一个绕组回路，此闭合回路通过互感Ｍｉ,Ｎ＋１与其他各并联电感包。每个绕组包内部又是２层～５层同轴圆筒式绕组第11期郭香福、孟波：空心并联电抗器匝间短路故障电流及其过流保护系统21表１不同匝间短路条件下的阻抗变化量Ｒ１Ｒ２Ｒ３ＲｍＲＮＴａｂｌｅ１Ｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒ－ｔｕｒｎＶｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔＲ完整短路环短路环故障层匝电抗器Ｎ

6、＋１绕组包－层号匝数匝数位置数丢失量剩余阻ＩＮ＋１／匝／匝／圈／％抗ｐ．ｕＬＮ＋１Ｌ１Ｌ２Ｌ３Ｌｍ第８包－第１层３６８．５２３０～３２０．５４０．９９Ｉ１Ｉ２Ｉ３ＩｍＩＮＬＮ第５包－第３层３９３．２１１９５～１９６０．２５０．９９６第１包－第１层４９２．１６２４２～２４８１．２２０．９９图１干式空心电抗器分布电流计算模型第１１包－第４层３６９．１５１８３～１８８１．３５０．９３２Ｆｉｇ．１Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎ第１包－第１层４９２．１１９１２～１９３３８．８１０．５７ｄｒｙ－ｔｙｐｅｒｅａｃｔｏｒｗｉｔｈａｉｒｃｏｒｅ６８１６２

7、～２３０１７．２９０．５７第５包－第３层３９３．２支路发生联系。方程中的未知数增加了复电流ＩＮ＋１，９１１５２～２４３２３．１４０．５根据ＫＶＬ定律，闭合回路方程如下：第１包－第１层４９２．１２２０２～２２２４４．７１０．５Ｎ第５包－第３层３９３．２２３５７９～３１４５９．７７０．１８(ＲＮ＋１＋ｊωＬＮ＋１)ＩＮ＋１＋ΣｊωＭｉ，Ｎ＋１Ｉｉ＝０（２）３６３２～３６５７３．７７０．１８ｉ＝１第１包－第１层４９２．１４００２～４０２８１．２８０．１１将式（２