CN102593737A - 用电容补偿的变电站投运之前继电保护向量检查试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用电容补偿用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法。其方法是：进行变电站继电保护投运前继电保护向量模拟试验时，在试验设备的输出端并接三相电容器——补偿电容器，模拟负载为电感性负载，使用补偿电容对感性电流进行补偿；本发明的优点是采用三相电容器星形接线并联接在原试验设备的三相升压变器的输出端，这样就可以达到在不增加原试验设备容量的前提下有效增大输出电流，从而更好地达到检查继电保护向量正确性的目的。

Description

用电容补偿的变电站投运之前继电保护向量检查试验方法

技术领域

本发明涉及一种使用电容补偿用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，特别适用于电力系统的新建变电站投运之前不带负荷进行继电保护向量的试验检查，属于电力系统检测技术领域。

背景技术

电力系统中直接生产和输配电能的设备称为一次设备，如发电机、输电线路、变压器等；对一次设备进行监察、测量、控制及保护的设备称为二次设备，如保护继电器、测量仪表等。电力设备安装投运之前，一、二次设备均须处于正常状态；对于二次设备来说，设备状态正常的同时，还需要确认二次电流、二次电压测量向量的正确性；电力系统继电保护向量试验技术即为用于检查二次设备向量正确性的试验技术。

电力系统继电保护向量试验技术主要用于检查继电保护向量的正确性，同时也用于检查测量仪表、计量表计、控制系统等二次设备向量的正确性。

电力系统二次设备向量正确性一般包含电流/电压二次回路、电流/电压间相角接入的正确性，还包括电流/电压互感器变比对应关系的正确性。

在此之前，一般通过电流/电压二次回路查线、电流互感器点极性、电流/电压二次回路通流/通压、一次设备带电后的负荷电流向量检查的方法进行检查，不仅工作量大、耗费时间，而且即使这样到了变电站投运前向量仍然具有不确定性，如果向量错误将直接导致继电保护误动或拒动、测量数据不准确、计量错误等问题，直接影响电力设备的正常运行。

对此申请人申请的专利：新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法。（申请号2011103094007）很好的解决了上述问题。然而上述方法在仅使用调压变压器和升压变压器组成的试验设备带负载进行试验时，因为试验设备的输出参数直接与试验变压器容量相关联，受制于现场试验的条件（电源容量和移动的方便性），试验设备中两组变压器的容量不可能选择过大，一般选择为100～250kVA，在容量一定的情况下，输出参数受负载影响，负载的阻抗越大，试验设备的输出电流越小，当电流过小时可能影响到结果的判别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使用电容补偿的用于新建变电站投运之前继电保护向量检查试验方法以解决原有方法的试验设备输出参数偏小的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种使用电容补偿的用于新建变电站投运之前继电保护向量检查试验方法,其特征在于：

所述方法的步骤如下：进行变电站继电保护投运前继电保护向量模拟试验时，在试验设备的输出端并接三相电容器——补偿电容器，模拟负载为电感性负载，使用补偿电容对感性电流进行补偿：

采用新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，包括当采用输电线路穿越短路时的方法步骤，和当采用被试变压器穿越短路时的方法步骤；试验设备由三相调压变压器、三相升压变压器及其控制系统组成，试验的模拟负载为三相试验电抗器、被试变电站的变压器或输电线路；

a.当用于变电站站内试验时，使用电抗器为模拟负载，电抗器参数为：15Ω、当被试变电站设备的电流互感器一次额定电流大于1600A时容许电流大于32A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2000A时容许电流大于40A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2500A时容许电流大于50A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于3000A时容许电流大于60A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于4000A时容许电流大于80A；

b.当用于变电站变压器试验时，负载就是被试的变压器，试验时被试变压器的非试验设备接入侧处于三相短路状态；

c.当用于输电线路试验时，负载就是被试的输电线路，试验时输电线路的另一侧处于三相短路状态。

所述补偿电容器参数为160～220μF，容许电流为不小于100A。

在试验时电容器并接在试验设备的三相升压变压器的输出侧，同时升压变压器输出仍连接于试验方法的接入位置；试验时因为电感电流滞后于电压90°、电容电流超前于电压     90°，在试验设备输出电流不变的情况下，因为电容电流的补偿，补偿后的试验设备输出电流即负载侧的通过电流等于原试验设备输出电流加上电容补偿电流之和，这样试验设备的输出电流就可以达到明显提高的目的；按补偿系数不大于0.9考虑（补偿系数=电容电流/负载电流），试验设备的总输出电流可以达到100A以上。

本发明中所述新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法（申请号2011103094007）其步骤如下：

（一）当采用输电线路穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试一次、二次设备运行状态：

a.对于双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于不同母线，母联断路器处于运行状态；

b.对于非双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于同一母线；

c.母线电压互感器处于运行状态；

d.被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电流、电压、二次回路处于正常运行状态；

所述被试支路和试验变压器接入支路是指连接于变电站母线的输电线路和变电站中的变压器，试验时选择一条输电线路为被试支路，选择另外一条支路为试验变压器接入支路；

所述试验变压器和试验电抗器为试验设备；

（2）于被试支路的电流互感器非母线侧接入试验电抗器，或者于输电线路另一端的电流互感器母线侧短路或接入试验电抗器，于试验设备接入支路的电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）所述试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时，被检查的继电保护各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断继电保护各二次设备向量的准确性；

（5）变更被试支路或试验设备接入支路，进行此电压等级的其它支路继电保护的向量检查，所述其它支路包含输电线路和接有被试变压器的支路；

所述步骤（一）所述方法还用于检查500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护、变电站母线差动继电保护、母联断路器继电保护各二次设备的向量；所述500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护含线路阻抗、电流电压方向、电流差动类继电保护；

（二）当采用被试变压器穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试变压器及其二次设备运行状态：

被试变压器一侧电流互感器在母线侧短路，被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电压、电流二次回路处于正常运行状态；

（2）于被试变压器的另一电压等级侧的电流互感器母线侧接入试验变压器；或者于此电压等级的母线其它支路电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时被检查的各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断被试变压器差动保护向量的正确性，检查被试变压器后备保护向量的正确性；当试验变压器接入母线其它支路时，还用于检查此电压等级的母线差动保护、母联断路器保护的向量正确性；

（5）当变压器为三圈及以上变压器时，变更被试变压器的短路侧，或者变更试验变压器的接入侧，进行被试变压器另外两圈差动保护及后备保护的向量试验；

上述步骤（二）还可用于检查500kV及以下各电压等级变压器的继电保护各二次设备的向量。

本发明的有益效果为：

本发明在试验设备的输出端并接三相电容器，利用电容与电感并联耦合的原理，采用欠补偿方式进行补偿，即在X_c=0.8～0.9X_L范围内选择电容参数，这里所述X_c表示容抗，指并联在试验设备输出端的三相电容器容抗；X_L表示感抗，指模拟负载，当进行站内线路试验时为试验电抗器感抗，变压器试验时为变压器短路感抗，输电线路试验时为线路感抗；X_c=0.8～0.9X_L的意思是指，试验过程中X_L随着试验对象的确定而是固定值，X_c需要根据X_L的值来进行选择，选择范围取0.8倍到0.9倍的X_L，单位均为欧姆。

这样有：原试验设备的输出电流=电抗器电流-电容器电流，将电容器归属做试验设备侧，则改造后的试验设备的输出电流得到了明显提高。

按模拟负载为电感性负载15Ω计算，原试验设备为100kVA、输出电压为1250、2500V（线电压），输出电流仅48A、24A，使用160μF电容补偿后，仅使用2500V档，则输出电流由原来的24A增大为96A，为原数值的4倍。

使用电容补偿方案的试验设备可选取输出电压更高、容量更大的三相升压变压器，当用于500kV用1000kV电压系统时，试验变压器容量可选取为100～250kVA，输出线电压可选取为2.5～5kV，对应的补偿器参数选取范围则为160～220μF，这样试验设备的输出电流可达到150A以上。

总结本发明的有益效果是可以在使用专利技术201110309400.7“新建变电站投运前继电保护向量检查试验方法”进行试验时，有效提高其试验设备的输出电流，从而更有利于检查确认被试变电站电气设备的继电保护向量。

附图说明

图1为本发明实施例所述实验设备展开图。

具体实施方式

本发明实施例使用电容补偿的新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法：

进行变电站继电保护投运前继电保护向量模拟试验时，在试验设备的输出端并接三相电容器——补偿电容器，模拟负载为电感性负载，使用补偿电容对感性电流进行补偿。

其所述验设备的三相升压变压器输出端并接三相电容器，并接方法见附图1。图中设备均为三相设备，点画线为测控二次线，CT为电流互感器，PT为电压互感器。所述试验设备由三相调压变压器、三相升压变压器及其控制系统KZXT组成，试验的模拟负载为三相试验电抗器、被试变电站的变压器或输电线路；

电容器参数应选择为220μF，但具有抽头选择，选择范围可固定为160、170、180、190、200、210、220μF，工作电压为三相升压变输出电压，工作电流为不小于100A，三相电容为星接线。

a.当用于变电站站内试验时，使用电抗器为模拟负载，电抗器参数为：15Ω、当被试变电站设备的电流互感器一次额定电流大于1600A时容许电流大于32A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2000A时容许电流大于40A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2500A时容许电流大于50A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于3000A时容许电流大于60A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于4000A时容许电流大于80A；

b.当用于变电站变压器试验时，负载就是被试的变压器，试验时被试变压器的非试验设备接入侧处于三相短路状态；

c.当用于输电线路试验时，负载就是被试的输电线路，试验时输电线路的另一侧处于三相短路状态；

d.试验时电容器并接在试验设备的三相升压变压器的输出侧，同时升压变压器输出连接于相应的接入位置；试验时因为电感电流滞后于电压90°、电容电流超前于电压90°，在试验设备输出电流不变的情况下，因为电容电流的补偿，补偿后的试验设备输出电流即负载侧的通过电流等于原试验设备输出电流加上电容补偿电流之和，这样试验设备的输出电流就可以达到明显提高的目的；按补偿系数不大于0.9考虑（补偿系数=电容电流/负载电流），试验设备的总输出电流可以达到100A以上；

所述补偿电容器参数为160～220μF，容许电流为不小于100A。

本发明适用于110kV、220kV、500kV等各电压等级继电保护向量检查及其相关测量、计量、录波、监控等二次设备的向量检查。

Claims (1)

1.一种用电容补偿的变电站投运之前继电保护向量检查试验方法,其特征在于：

所述方法的步骤如下：进行变电站继电保护投运前继电保护向量模拟试验时，在试验设备的输出端并接三相电容器——补偿电容器，模拟负载为电感性负载，使用补偿电容对感性电流进行补偿：

采用新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，包括当采用输电线路穿越短路时的方法步骤，和当采用被试变压器穿越短路时的方法步骤；试验设备由三相调压变压器、三相升压变压器及其控制系统组成，试验的模拟负载为三相试验电抗器、被试变电站的变压器或输电线路；

a.当用于变电站站内试验时，使用电抗器为模拟负载，电抗器参数为：15Ω、当被试变电站设备的电流互感器一次额定电流大于1600A时容许电流大于32A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2000A时容许电流大于40A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于2500A时容许电流大于50A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于3000A时容许电流大于60A、当被试变电站设备电流互感器一次额定电流大于4000A时容许电流大于80A；

b.当用于变电站变压器试验时，负载就是被试的变压器，试验时被试变压器的非试验设备接入侧处于三相短路状态；

c.当用于输电线路试验时，负载就是被试的输电线路，试验时输电线路的另一侧处于三相短路状态；

所述补偿电容器参数为160～220μF，容许电流为不小于100A。