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摘要：静态阻塞滤波器是解决电网系统次同步振荡，提升输电线路输电能力的重要工具。提升电抗器匝间故障保护装置的可靠性，是推动我国高压输电线路串补运行技术发展的重要措施。本文主要对静态阻塞滤波器的电抗器匝间故障问题和相关的保护措施进行了分析。
关键词：静态阻塞滤波器；电抗器；电容器；电流互感器；快速熔断器
前言：电网系统中使用的静态阻塞滤波器是由电抗器、电容器、电阻器和MOV非线性电阻器等元件组成的一次设备。其中的电抗器和电容器串、并联组成的高阶带通、带阻滤波器，电阻器可以看在提升滤波器阻尼的过程中发挥一定的作用，MOV非线性电阻器可以用于电压保护工作之中。在采集阻塞滤波器各个支路的电流的基础上，阻塞滤波器保护装置可以借助保护计算和逻辑判别等方式实现继电保护功能。
1、静态阻塞滤波器的电抗器匝间故障的分析
汽轮发电机组在经过电容补偿的线路长距离输电以后出现的次同步谐振震荡，会在加剧机组发热、振动的过程中，给电力设备带来一定的损伤。静态阻塞滤波器是解决电网系统次同步振荡，提升输电线路输电能力的重要工具。提升电抗器匝间故障保护装置的可靠性，是推动我国高压输电线路串补运行技术发展的重要措施。但是学术界的研究现状来看，国内外对静态阻塞滤波器的保护功能配置和保护原理的讨论分析较为有限，因而，对与之相关的电抗器匝间故障问题的分析，可以为这一技术的发展提供一定的帮助。
在电抗器匝间故障分析阶段，研究人员可以将三项静态阻塞滤波器的天冷库系统看作是“单机-无穷大”电源系统。在排除电阻因素以后，人们可以根据叠加原理和对称分量法构建复合序网图。以某电厂所使用的2阶并联LC电路为例，假设这一点路中的电抗器出现金属性匝间故障，在故障发生以后，电抗器的阻抗变化会与短路匝数和短路匝的位置之间存在一定联系。电抗器首尾两端完全短路的问题也是静态阻塞滤波器在实际应用中可能遇到的故障。假设电抗器匝间故障发生以前，发电机处于额定运行工况，在不考虑发电机在故障以后所进行的励磁调节等闭环调节的情况下，根据2阶电抗器在金属性匝间故障发生以后的稳态计算结果，并联电路的阻抗会随着电抗器等值电抗的下降而产生一定的变化。但是从静态阻塞滤波器的实际运行情况来看，在电阻参数和设备非线性特征等因素的影响下，电流值并不会在故障发生以后增长至无穷大。
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2、电抗器的匝间保护分析
静态阻塞滤波器出现的匝间故障会带来严重的过电流，此时流经静态阻塞滤波器的电流可能尚未明显增加，但是流经并联电抗器和电容器的电流会明白县加大，因而过电流保护装置已经成为了保证并联电抗器和电容器的使用寿命的重要设备。并联电抗器的匝间故障问题的出现，会让电抗器电流与电容器电流之间的比率有所增加。
2.1电抗器的过流保护分析
在电抗器支路中安装电流互感器的措施，是保护计算电抗器支路电流的重要措施。在对电抗器匝间保护问题进行分析的过程中，研究人员可以借助定时限判据和反时限判据对这一问题进行分析。此时电抗器的过流保护定值主要与以下因素有关：一是电抗器设备过负荷能力曲线；二是发电机和主变压器的过负荷保护。从静态阻塞滤波器的实际运行情况来看，在定时限保护的高定值段，人们可以按照发电机额定运行情况下电抗器电流互感器二次侧电流进行整定，此时的电流为2倍额定电流。在定时保护的低定值段，相关人员可以按照1.05至1.10倍额定电流开展整定。
在电抗器匝间故障产生以后，过流保护可能会先于主变压器的过流保护，因而在故障发生以后，设计人员需要借助闭合旁路开关的方式，让出现故障的静态阻塞滤波器依托出运行，进而让电网系统借助并网机组的方式继续运行。
2.2电抗器失谐保护分析
二阶静态阻塞滤波器的并联LC电路是电网系统中所常用的一种电路形式，在基波和LC参数不变的情况下，电流的比率为稳定值，在电抗器参数出现变化以后，电抗参数的变化，会让电流的比率发生一定的改变。以某电力企业所使用的机组出现的阻塞滤波器电抗器匝间故障为例，在故障发生时，2阶电抗器出现过流现象2阶失谐保护装置先后启动。在对故障进行分析以后，我们可以发现，电抗器电流和电容器电流之中包含有明显的谐波。在旁路开关闭合以后，电抗器电流和电容器电流均衰减至0。根据基波电流的分析结果，故障发生以后的基波电流值要低于故障发生以前的基波电流值。在经过稳态分析以后，人们可以发现，在稳态故障情况下，另阶电抗器等值电抗会表现出容性特点。
2.3零阶电抗器匝间故障的处理
静态阻塞滤波器中的零阶电路可以被看作是一种单独的电相器，这种电路无法借助LC失谐保护反应匝间故障。现阶段零阶电路出现的匝间故障问题只能借助电抗器非电量保护工作进行解决，抑或是在事故扩大以后转成接地故障进行处理。为了对电抗器匝间故障的处理机制进行优化，人们可以将零阶电抗器调整为并联双绕组结构，以便借助差流判据和过流判据实现快速保护。
3、电抗器匝间故障保护的辅助措施
3.1电容器的检查
从静态阻塞滤波器电抗器匝间故障的实际情况来看，电容器的稳态基波电流会在匝间故障发生以后有所增加，以前文中所述的故障为例，根据现场的事故波形，暂态电流的数值相对较高，因而在电抗器匝间故障产生以后，相关人员需要对电容器组的熔丝和电容器组的过热损坏问题进行检查。
3.2电流互感器的检查和退磁处理
电抗器匝间故障问题所引发的电流增加的问题，会让相应的电流互感器出现饱和问题，在静态阻塞滤波器的电抗器匝间故障发生以后，相关人员还需要检查电流互感器的特性，并要对电流互感器进行退磁处理。
3.3快速熔断器的应用
电流互感器在电抗器匝间故障问题产生以后出现的保护问题会给过流保护的保护效率带来不利的影响。快速熔断器的应用，也可以为系统的安全性提供一定的保障。
3.4快速熔断器的国产化改造
阻塞滤波器的国产化改造是破解进口产品技术垄断的有效措施，国产化改造工作的开展，也可以让快速熔断器的维护难度有所降低。以三项阻塞滤波器为例，双重化保护机制的构建，可以在减少平柜数量的基础上，对单个保护装置本身出现异常的问题得到解决。简化二次回路接线的措施的应用，可以在优化保护定值、完善保护逻辑的基础上，提升保护系统的实效性，也可以让设备的维护成本得到有效降低。
结论：过电流保护装置是保证并联电抗器和电容器的使用寿命的重要设备。并联电抗器的匝间故障问题的出现，会让电抗器电流与电容器电流之间的比率有所增加。将零阶电抗器调整为并联双绕组结构，以便借助差流判据和过流判据实现快速保护。电流互感器在电抗器匝间故障问题产生以后出现的保护问题会给过流保护的保护效率带来不利的影响。快速熔断器的应用，也可以为系统的安全性提供一定的保障。阻塞滤波器的国产化改造，可以在破解进口产品技术垄断的基础上，降低设备的维护成本。
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论文作者:杨艳超
论文发表刊物:《防护工程》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/22
标签：电抗器论文; 滤波器论文; 故障论文; 电流论文; 静态论文; 电容器论文; 判据论文; 《防护工程》2017年第33期论文;