66kV级干式空心并联电抗器匝间短路在线监测系统研制

作     者：庄羽 

作者单位：哈尔滨理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王永红

授予年度：2016年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：干式空心并联电抗器 匝间短路 阻抗变化量 在线监测 

摘      要：干式空心并联电抗器可以起到提高电能输送质量,减少线路损耗,提供无功功率补偿,限制过电压等作用,在电力系统中占有重要的地位。然而,自干式空心并联电抗器投入运行以来,出现了多起烧毁事故,大量解剖分析结果表明,多数并联电抗器烧毁事故是由匝间短路故障引起的。而现有的匝间短路故障监测方法中,都存在灵敏度低或者可靠性差等缺陷。针对这一问题,探究一种灵敏度高、可靠性好的匝间短路在线监测系统有着重要意义。本文建立了66kV级干式空心并联电抗器发生股间短路故障和匝间短路故障时的电路模型,数值解析了不同位置两种短路故障电抗器的总体电流、分布电流、等值电阻与等值电抗的变化量,根据这几种电气参数变化量大小确定了基于阻抗变化量的电抗器匝间短路监测方法,并依据谐波分析法与准同步算法的原理计算得到电抗器的等值电阻与等值电抗。监测系统通过提取电力系统二次侧电压互感器(PT)和电流互感器(CT)得到电抗器的电压信号与电流信号,信号经过调理电路,以单片机为数据处理和逻辑控制的核心,控制A/D转换器,对电抗器三相电压信号与电流信号进行采集,并将采集数据上传至上位机。上位机程序采用模块化思想,对接收到的电抗器的阻抗值进行数制转换、显示、存储,同时计算出电抗器的阻抗变化量,通过阀值及历史数据判断电抗器是否发生匝间短路故障,实现报警功能。最后,对基于阻抗变化量的电抗器匝间短路在线监测系统进行了试验研究。研究结果表明,66kV级干式空心并联电抗器发生股间短路故障和匝间短路故障时,等值电阻值与等值电抗变化量大小与短路故障种类和故障位置有关,且等值电阻变化量要明显大于等值电抗变化量。谐波分析法与准同步算法抗干拢能力强,能够准确的计算出电抗器的阻抗值。通过试验验证了基于阻抗变化量的电抗器匝间短路在线监测系统的可行性且在线监测系统具有1%准确度,满足了现场试验的要求。