基于感抗比的并补装置电抗器匝间短路保护

冯海锋，王雅茹，黄彦全

0 引言

并联电容补偿（以下简称并补）装置安装在电气化铁路牵引变电所牵引侧母线上，由电容器和电抗器串联构成。并补装置提高了供电系统的功率因数，同时吸收了高次谐波，其中电抗器具有抑制电容器组的合闸涌流作用，可以限制谐波对电容器造成的危害，避免电容器装置对电网谐波的过度放大和谐振的发生[1]。由于缺乏电抗器匝间短路保护，并补装置中的电抗器在运行中烧毁的现象时有发生。实际运行中，电抗器线圈表面的绝缘材料在受到系统谐波过电流与谐波过电压、操作过电压时就会发生局部过热以致绝缘老化现象甚至发生匝间短路[2]，而现有的保护装置不能判断匝间短路，因此有必要设置新型的匝间短路保护。本文基于感抗比做了理论分析，给出匝间短路保护整定条件，并利用PSCAD 进行建模仿真，建立了能快速准确反映电抗器匝间短路的保护方案。

1 电抗器匝间短路保护

1.1 存在问题

电气化铁路中，并补电容器组设有电流速断、过电流、谐波过电流、差压、失压、过压多种保护方式，但电抗器匝间短路故障却缺乏有效的保护。牵引供电系统中，并补装置除了具有补偿基波无功功率的功能外，一般情况下，还可能兼有3 次、5次和7 次谐波电流的滤波作用，各滤波器以单独支路并联于母线上，为简化问题，以下分析以3 次谐波滤波支路为例。并补装置电抗率（感抗比）为12%，当电抗器发生匝间短路时……