(完整版)第五章电抗器保护

第五章 电抗器保护目前,国内生产及应用的微机型并联电抗器保护装置，主要是WDK —600型微机电抗器保护装置。

该装置适用于220kV~500 kV 各种电压等级的各类型的并联电抗器。

该装置主要提供的保护功能有分相差动保护、零差保护、匝间保护、零序过流保护和过流及过负荷保护。

第一节 分相纵差保护一、 基本概念电抗器纵差保护不需要考虑涌流问题。

另外，为了使在区内严重故障时能快速而可靠的切除故障，装置提供有差动保护及差动速断保护。

1 动作方程电抗器差动保护的差流为：21I I I d 。

式中：I 1及I 2分别为电抗器两侧的电流（TA 二次值）。

而保护的制动电流为：21,max I I I zd差动保护和差动速断的动作方程为：)35()()()25()()15( zdo zd zdo zd z dzo d zdo zd dzod dzh d I I I I K I I I I I I I I式中：I dzh —差动速断定值；I dzo ——差动保护的初始动作电流； I zdo ——拐点电流； I zd —制动电流； I d －差动电流；K z ——比率制动系数。

2 逻辑框图在WDK —600电抗器保护装置中，差动保护和差动速断保护的逻辑框图如图5—1所示。

图5—1 电抗器分相差动保护逻辑框图在图5—1中：I dz—差动定值（是个变数，为动作特性的边界线）。

3 动作特性与其它主设备保护相同，电抗器差动保护的动作特性，为具有二段折线式的比率制动特性。

动作特性曲线如图5—2所示。

图5—2 差动元件的比率制动特性曲线二调整试验1 通道平衡状况检查（1）试验接线检查电抗器差动元件两侧通道平衡状况的试验接线如图5—3所示。

图5—3 通道平衡检查试验接线在图5—3中：a1、b1、c1、N及a2、b2、c2、n分别为电抗器两侧TA二次三相电流的接入端子。

（2）试验操作步骤操作界面键盘，调出“幅值测试”菜单。

通过用“←”、“↑”、“→”和“↓”键的操作，调出差动保护差流显示界面。

操作试验仪，使输出电流分别为I e及5I e（I e—TA二次标称额定电流：5A或1A）时，观察并记录界面上显示的A相差流。

然后，将图5—3中接在端子a1及a2的线分别改接在b1及b2、c1及c2端子上，重复上述试验操作、观察并记录B相差流及C相差流。

将上述数据列入表5—1表5—1 差动保护两侧通道平衡检查记录e入电流*100%）应小于3%。

2 初始动作电流的校验将图5—3接a2端子的线固定接在n端子上。

操作界面键盘，调出“基波测试”菜单，并点击“确认”键，然后再选择差动保护通道显示菜单。

将差流越限启动定值暂调到较小值。

操作试验仪，缓慢增加电流至差动保护动作，观察并记录保护刚刚动作时外加电流及界面显示的差流。

将图5—3中接a1端子的线分别改接在b1、c1、a2、b2及c2端子上，重复上述试验操作、观察及记录。

并将试验结果列于表5—2中。

表5—2 差动保护初始动作电流要求：通入的各电流值应等于显示的差流值，并等于整定值。

最大误差应小于5%。

3 比率制动特性的录制（1）试验接线录制电抗器差动保护比率制动特性曲线的试验接线如图5—4所示。

图5—4 录制比率制动特性试验接线在图5-4中：A—电流表；a1、b1、c1、n1及a2、b2、c2、n2分别为电抗器两侧TA二次三相电流的接入端子。

（2）试验操作操作界面键盘，调出各相差流显示通道。

暂将差流越限启动定值调至较小值。

操作试验仪，使I1和I2之间的相位相差180º。

（Ⅰ）操作试验仪，使I1等于零，由零缓慢升高I2至差动保护刚刚动作，记录保护动作时外加电流I2(0)及屏幕显示的差流。

（Ⅱ）使I1 =0.5 I e（I e—差动TA二次标称额定电流，等于5A或1A），此时屏幕上的差流应等于0.5 I e。

差动保护动作。

由零缓慢升高I2至差动保护返回，然后再降低I2至差动保护刚刚动作。

记录保护动作时外加电流I2(1)及屏幕显示差流。

（Ⅲ）使I1 =I e，由零缓慢升高I2至差动保护动作返回，再降低I2至差动保护刚刚动作。

记录保护动作时外加电流I2(2)及屏幕显示差流。

（Ⅳ）使I1= 2I e，由升高I2至差动保护动作返回，再降低I2至差动保护刚刚动作。

记录保护动作时外加电流I2(3)及屏幕显示差流。

（Ⅴ）使I1 =4I e，由升高I2至差动保护动作返回，再降低I2至差动保护刚刚动作。

记录保护动作时外加电流I2(4)及屏幕显示差流。

将接在a1、a2端子的线分别接在b1、b2及c1、c2端子上，重复上述（Ⅰ）~（V）试验操作、观察并记录外加各电流及屏幕显示的差流。

将以上试验所得数据列于表5—3。

表5—3 各相差动保护比率制动特性A 相I1电流0 0.5I e I e2I e4I e 动作电流外加电流I2(0)I2(1)I2(2)I2(3)I2(4)显示差流B 相I1电流0 0.5I e I e2I e4I e 动作电流外加电流I2(0)I2(1)I2(2)I2(3)I2(4)显示差流C 相I1电流0 0.5I e I e2I e4I e 动作电流外加电流I2(0)I2(1)I2(2)I2(3)I2(4)显示差流要求：（1） 在上表中，各动作点的外加电流I 1与外加电流I 2之差，应等于此时屏幕上显示的差流；（2） 各相的比率制动系数ee e e e e Z I I I I I I I I I I K 2224)2()4()3(2)4(2)3(2)4(2应等于整定值，最大误差小于5%。

（3） 各特性曲线的拐点电流Zdzoe e e zdo K I I I I I I244)4(2应等于整定值，最大误差小于5%。

（4） 表中各相的I 2(0)应等于各相差动保护的初始动作电流I dzo ，与整定值只差应小于5%4 差动速断定值的整定 （1） 试验条件用控制字暂将差动保护退出运行。

也可通过改变整定值将差动退出运行。

由改变定值退出差动保护的方法是：将制动系数K Z 整定为1，将初始动作电流I dzo 的整定值暂提高到大于拐点电流。

（2） 试验操作试验接线如图5—4所示。

操作试验仪，使I 1=0升高I 2至差动保护刚刚动作，记录A 相差动速断动作电流。

再将图5—4中接在a 1端子的线分别改接在b 1和c 1端子上，重复上述试验操作，记录B 相差动速断及C 相差动速断的动作电流。

将试验数据列于表5—4中。

要求：各动作电流等于整定电流。

最大误差小于5%。

5 校验汇综表将对差动保护校验结果汇综于表5—5。

第二节 零序差动保护在电抗器内部或低端出线发生接地故障时，其零序差动保护具有较高的动作灵敏度。

零序差动元件两侧的零序电流均系装置自产，即cb a O I I I I 3。

一 基本概念 1 动作方程零序差动保护的动作方程为)55()()()45()( ozdo ozd ozdo ozd oz odzo do ozd zdo odzodo I I I I K I I I I I I零序差流：)()(222111cb ac b a do I I I I I I I …………（5—6） 零序制动电流：)()(222111cb ac b a zo I I I I I I I …………（5—7） 以上各式中：I do —零序电流； I ozd —零序制动电流；I odzo —零序初始动作电流； I ozdo —零序拐点电流；I 1a 、I 1b 、I 1c 为电抗器高压端TA 二次三相电流； I 2a 、I 2b 、I 2c 为电抗器低压端TA 二次三相电流。

2 逻辑框图电抗器零序差动保护逻辑框图如图5—5所示。

图 5-5 零差保护的逻辑框图3 动作特性在WDK-600型电抗器保护装置中，电抗器零差保护的动作特性，为具有二段折线式比率制动特性的曲线。

动作特性曲线，如图5—6所示。

图5—6零差保护动作特性在图5—6及图5-5中：I odzo —零差初始动作电流； I ohdz —零差速断电流整定值； I ozdo —零差拐点电流； K z =tg2比率制动系数。

二 调整试验1 通道平衡状况的检查。

试验接线如图5—7所示。

在图5-7中：a1、b1、c1、n1及a2、b2、c2、n2分别为零差保护两侧TA二次三相电流的接入端子。

操作界面键盘，调出零序差流显示通道。

将a1、b1、c1端子及a2、b2、c2端子分别短接起来（如图5—7所示）。

图5—7 通道平衡检查试验操作试验仪，使输出电流分别为I e及5I e（I e—TA二次标称额定电流：5A或1A）时，观察并记录相应屏幕上显示的差流值。

要求：差流值应很小，其与输入电流之比应小于5%。

若零序差流值较大，应着重检查两侧通道的幅值及相位是否已调平衡。

2 初始动作电流及零差速断电流的测量（Ⅰ）初始动作电流测量及零序电流计算正确性检查试验接线如图5—8所示。

图5—8 动作电流试验接线在图5-8中：端子a1、b1、c1、n1及a2、b2、c2、n2的物理意义同图5—7；1、2为零差保护出口继电器的一对接点的输出端子；X、Y为试验仪停止记时返回接点的接入端子。

操作界面键盘，暂将零序电流越限启动值调到最小，调出零序差流显示界面。

操作试验仪，缓慢升高电流至零差保护动作，记录保护刚刚动作时的外加电流及界面显示的零序差流。

再将图中接a1端子上的线，分别改接在b1、c1端子上。

重复上述试验并记录。

（Ⅱ）零差速断电流的测量用控制字或改变整定值（将比率制动系数整定为1，将初始动作电流的整定值暂提高到大于拐点电流）退出零差保护。

试验接线同图5—8所示。

操作试验仪，缓慢增大输出电流至保护动作。

记录动作电流及界面显示的零序差流。

然后，再将图中接a1端子的线，分别改接在b1、c1、a2、b2、c2端子上。

重复上述试验及记录。

将各测量数据列于表5—6。

要求：相应各动作电流（即外加电流）的1/3应等于相应界面显示的零序差流，并且等于相应的整定值，最大误差小于5%。

3 动作时间的测量将图5—8中的1、2端子与试验仪的X、Y端子连接起来。

暂将零差保护退出运行，只投零差速断保护。

操作试验仪，使其输出电流为1.5倍速断的定值。

突加电流测时间。

记录动作时间，该时间应不大于25ms。

投入零差保护，操作试验仪，使其输出电流为1.5倍零差初始动作电流值。

突加电流测时间。

记录动作时间，该时间应不大于40ms。

4 比率制动特性的录制试验接线如图5—4所示。

操作界面键盘，调出零差电流显示界面。

退出TA断线闭锁。

操作试验仪，使电流I1与I2相位相反（即相位差180º）。

使I1=0。

由零缓慢升高I2至保护刚刚动作，记录动作电流I2（0）及屏幕显示差流I0（0）。

增大I1电流至I1（1），I1（1）=I e。