CN204651897U - 一种利用h桥检测匝间短路的电抗器保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，包括电抗器、主汇流架、副汇流架、电流互感器和分析保护装置，所述的电抗器包括串联连接的电抗器一和电抗器二，其特征在于：所述的电抗器一的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架一和副汇流架一，电抗器二的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架二和副汇流架二，电流互感器的两端分别与主汇流架和副汇流架连接而构成H桥连接结构，所述的电流互感器的电流采集端通过分析保护装置与设置在电抗器一的各引线进线端连接的断流开关装置相连接。本实用新型结构简单，制造成本低，灵敏度极高，能实时监测电抗器内部运行状况。

Description

一种利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置

技术领域

 本实用新型涉及电力系统微机保护领域，特别涉及一种利用H桥结构检测匝间短路的电抗器保护装置。

背景技术

电抗器是电力系统不可或缺的电力设备，广泛应用于无功补偿装置、限制冲击电流或故障电流、补偿线路容性电流。随着我国电网建设的迅速发展，高压电抗器的应用也越来越普遍。目前，高电压电抗器一般采用单相结构，且大容量时采用单相2台独立安装的模式；此外，滤波电抗器及相控电抗器由于本身需要也常采用单相2台模式。电抗器的主要故障有：匝间短路、单相接地。其中，匝间短路是最为常见的电抗器故障，由于其故障电流为穿越性电流，纵差保护失效。目前国内绝大部分电抗器都没有设置保护，也还没有专门完善的保护措施，这对电力系统安全稳定运行及其不利。如果电抗器发生故障，没有采用及时有效的保护，电抗器在短时间即可达到熔点引起严重烧毁，甚至对其他电力设备造成影响。

据有关资料统计，1999年～2003年，全国电网高电压电抗器保护正确率仅为27.27%。当前，国内对电抗器匝间保护的研究取得了一些成绩，提出基于端电压变化、功率变化或磁通变化的研究成果。由于不可抗拒的原因，很多理论研究只能停留在实验室验证。另外，从实际运行情况来看，国内已配置的匝间保护装置还主要面临对整定值确定的难题，常常出现误动、拒动，并没有达到实际效果。鉴于此，市场已经开始要求电抗器配置专门的、行之有效的匝间保护装置。因此，目前迫切需要提供解决匝间短路的整套检测方案，以便在故障初期及时发现，避免事故进一步扩大。

发明内容

 本实用新型提供了一种利用H桥原理检测匝间短路的电抗器保护装置，其结构简单，制造成本低，灵敏度极高，能实时监测电抗器内部运行状况。

本实用新型的技术方案具体如下：一种利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，包括电抗器、主汇流架、副汇流架、电流互感器和分析保护装置，所述的电抗器包括串联连接的电抗器一和电抗器二，所述的电抗器一和电抗器二均包括若干层包封，每层包封均包括若干根相互并联设置的引线，其特征在于：电抗器一的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架一和副汇流架一，电抗器二的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架二和副汇流架二，电流互感器的一端连接在主汇流架一和主汇流架二之间，电流互感器的另一端连接在副汇流架一和副汇流架二之间，电流互感器与主汇流架一、主汇流架二、副汇流架一和副汇流架二构成H桥连接结构，所述的电流互感器的电流采集端通过分析保护装置与设置在电抗器一的各引线进线端连接的断流开关装置相连接。

其中，主汇流架一及与主汇流架一并联连接的引线构成的阻抗Z₁₁和副汇流架二及与副汇流架二并联连接的引线构成的阻抗Z₂₂的乘积等于或近似等于（如设定偏差值在±1%内）副汇流架一及与副汇流架一并联连接的引线构成的阻抗Z₁₂和主汇流架二及与主汇流架二并联连接的引线构成的阻抗Z₂₁的乘积。

其中，所述的电抗器一各引线的进线端与电抗器一底部的汇流架连接，电抗器一各引线的出线端与主汇流架一或副汇流架一连接，电抗器二各引线的进线端与主汇流架二或副汇流架二连接，电抗器二各引线的出线端与在电抗器二底部的汇流架连接。

其中，所述的电抗器一和电抗器二内部结构完全相同，即所述的电抗器一和电抗器二包封层数相同，且电抗器一和电抗器二的同一层包封内的引线数量相同，此时电抗器一和电抗器二的引线总数相同。

优选地，所述的电抗器一的同一层包封内并联连接至主汇流架一上的引线数量与电抗器二的同一层包封内并联连接至主汇流架二上的引线数量相同，电抗器一的同一层包封内并联连接至副汇流架一上的引线数量与电抗器二的同一层包封内并联连接至副汇流架二上的引线数量相同。

其中，所述的主汇流架一和主汇流架二为一体化连接并构成主汇流架，副汇流架一和副汇流架二为一体化连接并构成副汇流架，且被电流互感器分割的主汇流架一与主汇流架二的阻值相等，被电流互感器分割的副汇流架一和副汇流架二的阻值相等。

其中，所述的主汇流架一、主汇流架二和副汇流架一、副汇流架二均连接至电抗器线圈的中心。

其中，所述的主汇流架一和副汇流架一之间、主汇流架二和副汇流架二之间均通过绝缘支撑板连接。

其中，所述的副汇流架一安装在主汇流架一的正上方或正下方且具有较小的间距，副汇流架二安装在主汇流架二的正上方或正下方且具有较小的间距。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所提供的电抗器保护装置，结构简单，制造成本低，本身不反映三相不平衡及单相电压电流等外部变化，具有很强的抗干扰性。正常情况下，主副汇流架之间的不平衡电流为零或低于某个数值（极小），当发生内部故障后，短路匝产生的反向磁通改变了原电抗器层间，包封间的平衡性，主副汇流架之间会出现很大的不平衡电流，此故障不平衡电流与原不平衡电流无论是数值还是方向，都是十分明显，足于保证保护的灵敏性和准确性，从而实时监测了电抗器内部运行状况。

附图说明

图1为本实用新型的电抗器H桥保护连接示意图。

图2为本实用新型的电气等效示意图。

图中，1-电抗器，2-主汇流架一，3-副汇流架一，4-绝缘支撑板，5-主汇流架二，6-副汇流架二。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

目前，电抗器匝间保护正确率极低的困难在于保护整定值如何确定。电抗器发生匝间故障后，其阻抗、磁通、电流、电压等特征量变化与电抗器的内部结构及故障位置紧密相关。如图1所示，本实用新型提供的一种利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，包括电抗器、主汇流架、副汇流架、电流互感器和分析保护装置，其特征在于：所述的电抗器包括串联连接的电抗器一（1）和电抗器二（1），两个电抗器均为单相电抗器，所述的电抗器一（1）和电抗器二（1）均包括若干层包封，每层包封均包括若干根相互并联设置的引线，电抗器一（1）的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架一（2）和副汇流架一（3），电抗器二（1）的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架二（5）和副汇流架二（6），电流互感器的一端连接在主汇流架一（2）和主汇流架二（5）之间，电流互感器的另一端连接在副汇流架一（3）和副汇流架二（6）之间，电流互感器与主汇流架一（2）、主汇流架二（5）、副汇流架一（3）和副汇流架二（6）构成H桥连接结构，主汇流架一（2）及与主汇流架一（2）并联连接的引线构成的阻抗Z₁₁和副汇流架二（6）及与副汇流架二（6）并联连接的引线构成的阻抗Z₂₂的乘积等于（或近似等于）副汇流架一（3）及与副汇流架一（3）并联连接的引线构成的阻抗Z₁₂和主汇流架二（5）及与主汇流架二（5）并联连接的引线构成的阻抗Z₂₁的乘积，所述的电流互感器的电流采集端通过分析保护装置与设置在电抗器一（1）的各引线进线端连接的断流开关装置相连接，所述的分析保护装置可为现有常用的分析保护装置，其作用在于能根据电流互感器电流采集端的输出信号来控制断流保护器而实现对电抗器的断电保护，从而准确实现了电抗器内部匝间短路的故障检测功能。

图2提供了本实用新型的电气等效示意图，其中桥臂1的阻抗等效于主汇流架一（2）及与主汇流架一（2）并联连接的引线构成的阻抗Z₁₁，桥臂2的阻抗等效于副汇流架一（3）及与副汇流架一（3）并联连接的引线构成的阻抗Z₁₂，桥臂3的阻抗等效于主汇流架二（5）及与主汇流架二（5）并联连接的引线构成的阻抗Z_21，桥臂4的阻抗等效于副汇流架二（6）及与副汇流架二（6）并联连接的引线构成的阻抗Z₂₂，定义桥臂1阻抗值为Z₁₁=R₁₁+jwL₁₁；桥臂2阻抗值为Z₁₂=R₁₂+jwL₁₂；桥臂3阻抗值为Z₂₁=R₂₁+jwL₂₁；桥臂4阻抗值为Z₂₂=R₂₂+jwL₂₂，正常情况下∣Z₁₁*Z₂₂∣等于或近似等于∣Z₁₂*Z₂₁∣，此种情况下电流互感器中通过的为零或电流很小，从而具有较高的灵敏度，能准确的对电抗器内的电流的异常数字快速做出反应。

如图1所示，在本实施例中，所述的电抗器一（1）各引线的进线端与电抗器一（1）底部的汇流架连接，电抗器一（1）各引线的出线端与主汇流架一（2）或副汇流架一（3）连接，电抗器二（1）各引线的进线端与主汇流架二（5）或副汇流架二（6）连接，电抗器二（1）各引线的出线端与在电抗器二（1）底部的汇流架连接；优选地，所述的主汇流架一（2）、主汇流架二（5）和副汇流架一（3）、副汇流架二（6）均通过电抗器线圈的中心，主汇流架一（2）和副汇流架一（3）之间具有较小间距、主汇流架二（5）和副汇流架二（6）之间具有较小间距且均通过绝缘支撑板（4）连接，所述的主汇流架一（2）和主汇流架二（5）为一体化连接并构成主汇流架，副汇流架一（3）和副汇流架二（6）为一体化连接并构成副汇流架，且被电流互感器分割的主汇流架一（2）与主汇流架二（5）的阻值相等，被电流互感器分割的副汇流架一（3）和副汇流架二（6）的阻值相等。

如图1所示，在本实施例中，所述的电抗器一（1）和电抗器二（1）内部结构完全相同，即包封层数和引线数量均相同；优选地，所述的电抗器一（1）的同一层包封内并联连接至主汇流架一（2）上的引线数量与电抗器二（1）的同一层包封内并联连接至主汇流架二（5）上的引线数量相同，电抗器一（1）的同一层包封内并联连接至副汇流架一（3）上的引线数量与电抗器二（1）的同一层包封内并联连接至副汇流架二（6）上的引线数量相同。

具体实施时，本实用新型是将电抗器各包封引线尽可能均匀分成两部分，将主引线部分连接在主汇流架上，另一部分引线连接在副汇流架上，以满足电流互感器与主汇流架一（2）、主汇流架二（5）、副汇流架一（3）和副汇流架二（6）形成H桥连接结构的连线要求，利用H桥原理的高灵敏性、强抗干扰性直接反映桥臂阻抗变化。本实用新型中电流互感器的容量选取与电抗器额定电流及包封引线均分情况决定，分析保护装置则根据采集电流值快速分析主副汇流架之间基波电流的数值及方向变化（体现出基本电流的不平衡度），来做出内部是否故障的判断。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (8)

1.一种利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，包括电抗器、主汇流架、副汇流架、电流互感器和分析保护装置，所述的电抗器包括串联连接的电抗器一和电抗器二，所述的电抗器一和电抗器二均包括若干层包封，每层包封均包括若干根相互并联设置的引线，其特征在于：电抗器一的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架一和副汇流架一，电抗器二的顶部安装有用于导出内部引线的主汇流架二和副汇流架二，电流互感器的一端连接在主汇流架一和主汇流架二之间，电流互感器的另一端连接在副汇流架一和副汇流架二之间，所述的电流互感器的电流采集端通过分析保护装置与设置在电抗器一的各引线进线端连接的断流开关装置相连接。

2.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的主汇流架一及与主汇流架一并联连接的引线构成的阻抗Z₁₁和副汇流架二及与副汇流架二并联连接的引线构成的阻抗Z₂₂的乘积等于副汇流架一及与副汇流架一并联连接的引线构成的阻抗Z₁₂和主汇流架二及与主汇流架二并联连接的引线构成的阻抗Z₂₁的乘积。

3.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的电抗器一各引线的进线端与电抗器一底部的汇流架连接，电抗器一各引线的出线端与主汇流架一或副汇流架一连接，电抗器二各引线的进线端与主汇流架二或副汇流架二连接，电抗器二各引线的出线端与在电抗器二底部的汇流架连接。

4.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的电抗器一和电抗器二内部结构完全相同。

5.根据权利要求4所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的电抗器一的同一层包封内并联连接至主汇流架一上的引线数量与电抗器二的同一层包封内并联连接至主汇流架二上的引线数量相同，电抗器一的同一层包封内并联连接至副汇流架一上的引线数量与电抗器二的同一层包封内并联连接至副汇流架二上的引线数量相同。

6.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的主汇流架一和主汇流架二为一体化连接并构成主汇流架，副汇流架一和副汇流架二为一体化连接并构成副汇流架，且被电流互感器分割的主汇流架一与主汇流架二的阻值相等，被电流互感器分割的副汇流架一和副汇流架二的阻值相等。

7.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的主汇流架一、主汇流架二和副汇流架一、副汇流架二均连接至电抗器线圈的中心。

8.根据权利要求1所述的利用H桥检测匝间短路的电抗器保护装置，其特征在于：所述的主汇流架一和副汇流架一之间、主汇流架二和副汇流架二之间均通过绝缘支撑板连接。