[发明专利]一种基于平波电抗器内部故障与油流速关系建模的方法

说明书

本发明属于继电保护技术领域，特别是关于一种基于平波电抗器内部故障与油流速关系建模的方法。针对现有技术中对平波电抗器瓦斯继电器误动作的成因与其机理建模分析方面存在的问题，以平波电抗器内部电弧故障和高能电场对绝缘油分解为基础，提出了一种考虑瓦斯继电器中以油流速与内部故障关联性建模及分析的方法。本发明是对平波电抗器内瓦斯继电器油流速与电抗器内部点故障关联性建模分析和研究，为以后瓦斯保护整定实验性测试提供理论基础，对瓦斯继电器整定来规避区外故障、分辨区内故障提供指导依据。

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，是一种考虑平波电抗器内部电性故障对瓦斯继电器油流速影响建模的方法。

技术背景

目前我国已建成多项大型直流输电工程，随着这些直流输电工程的投运，直流输电的运行稳定工作显得日益重要。平波电抗器是换流站直流系统中一个重要的组成部件，它的作用主要有：限制故障电流的上升速率；平抑直流电流的波纹；防止直流低负荷时直流电流的间断；与直流滤波器组成滤波网，滤掉部分谐波。统计数据表明，油浸式平波电抗器瓦斯继电器误动是其保护误动的主要情况之一。由灵宝换流站发生的几期瓦斯误动事件，分析其原因可归于平波电抗器的瓦斯继电器油流速整定不能有效区分内外部故障导致的油流速变化，如平波电抗器连续发生换向失败而导致瓦斯继电器误动作。因此，在对平波电抗器瓦斯保护油流速进行整定时，应充分考虑区内外故障对油流速的影响有何不同。

与油浸式变压器瓦斯保护作用相似，油浸式平波电抗器的瓦斯保护在平波电抗器发生内部故障时，在气体和油流的作用下接通信号回路发送报警信号，或接通跳闸回路将平波电抗器从直流输电回路中切除，起到保护平波电抗器的作用。平波电抗器的内部故障，就其故障现象来看，主要有热性故障和电性故障。其他故障如平波电抗器搬动过程发生震动或电应力造成的机械性故障，或内部进水受潮导致绝缘效果降低最终都会以热性故障或电性故障表现出来。

文献《电力变压器瓦斯继电器保护的探讨》定量地分析和计算了电力变压器瓦斯继电器合理的整定流速以及压力释放阀整定值的匹配问题。通过计算得到了当变压器内部故障时油的离解能量及产生的气体流速之间的关系，证明了传统的流速整定值不灵敏。为了限制故障范围到可能最小的程度，建议较大幅度降低整定值。文献《电力变压器状态评估方法的研究》提出产气速率与故障所消耗的能力大小、故障部位、故障性质和故障点温度等情况有直接关系。文献《+800kV换流变压器油流温升计算分析》运用流体力学详细计算了油流和绕组温升。文献《分接开关油室瓦斯继电器的选用与验证》用压力计从瓦斯继电器入口处测试不同整定油流速度的瓦斯继电器档扳的动作力值，介绍了一种瓦斯继电器的实际油流速度的计算方法。

上述文献在油流速方面的研究有分析变压器内部故障时油的离解能量与气体流速的关系，也有计算故障产气速率得出一种油流速的计算方法。但是，很少有文献对瓦斯继电器油流速与平波电抗器内部故障关联性进行具体分析，考虑到油流速与平波电抗器内部故障有很大关系，有必要建立油流速与内部故障的关联性模型，分析油流速与内部故障故障的具体关系。

发明内容

针对现有技术中对平波电抗器瓦斯继电器误动作的成因与其机理建模分析方面存在的问题，有必要对平波电抗器内部发生的故障进行分析。本发明专利以平波电抗器内部电弧故障和高能电场对绝缘油分解为基础，提出了一种考虑瓦斯继电器中以油流速与内部故障关联性建模及分析的方法。首先建立平波电抗器内部电弧故障模型，再由此得出产气量与电弧故障能量的关系表达式，然后通过电场与产气速率的关系式以及产气速率与平波电抗器内部油面气压关系式得出产气速率与高能电场分解绝缘油的关系，构建气体产气速率与油流速关系的数学模型。

为实现上述目的，本发明拟采用以下技术方案：

1、建立电弧故障能量模型；

2、建立产气量与电弧故障能量关系的数学模型；

3、建立产气速率与高能电场分解绝缘油关系的数学模型；

4、建立油流速与产气速率关系的数学模型。