電力系統(tǒng)方向性保護(hù)測(cè)試分析

侯貴寶　徐增寶

[摘要]為了防止繼電保護(hù)裝置發(fā)生方向性選擇錯(cuò)誤，簡(jiǎn)要介紹電力系統(tǒng)中的電力變壓器、高壓線路及母差等保護(hù)在安裝調(diào)試投運(yùn)過程中的接線方法和向量測(cè)量方法及帶負(fù)荷測(cè)試。為了保障電網(wǎng)高質(zhì)量運(yùn)行提供可靠性保證。

[關(guān)鍵詞]保護(hù)裝置；方向；接線；測(cè)試

0引言

方向性選擇是繼電保護(hù)裝置的重要功能之一，在110kV及以上的電壓等級(jí)的線路保護(hù)和各電壓等級(jí)的主變保護(hù)中，對(duì)保護(hù)的方向均有嚴(yán)格的規(guī)定。如繼電保護(hù)裝置發(fā)生方向性選擇錯(cuò)誤，將會(huì)引起事故或使事故擴(kuò)大，損壞電氣設(shè)備，甚至造成部分電力系統(tǒng)崩潰解列，從而引起大面積停電，判斷繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作方向是否正確，必須注意以下問題。

1電流互感器的方向確定

電流互感器采用一次與二次的減極性確定，即電流從互感器的一次端L1端流進(jìn)，二次電流從K1流出，則L1和K1為極性端，向量方向?yàn)長(zhǎng)1指向L2。以下所說的均為向量指向。

2電力變壓器保護(hù)

電力變壓器的故障將會(huì)給系統(tǒng)的正常供電和安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果，必須根據(jù)變壓器在運(yùn)行中可能發(fā)生的故障的類型保證方向的正確性。

2.1接線測(cè)試

因變壓器的高低壓側(cè)的接線組別不同，為了正確的反映一次電流的幅值與相位，現(xiàn)在的微機(jī)保護(hù)裝置能夠通過根據(jù)定值輸入一次接線組別和變比進(jìn)行軟件的相位與幅值調(diào)整，因此只需將差動(dòng)電流互感器二次側(cè)全部接線成星型，同時(shí)電流互感器的二次負(fù)載能力也將得到相應(yīng)的提高。

本人對(duì)電流互感器的二次方向在工作中的要求是：該電流互感器保護(hù)什么元件就指向什么元件。但是有些人在理解差動(dòng)方向接線時(shí)認(rèn)為：只要電流互感器的高低壓側(cè)方向同時(shí)指向變壓器或同時(shí)指向母線就可以，如果單單從差動(dòng)保護(hù)的原理來考慮的話是正確的，但是，更多的情況是一個(gè)電流互感器上有3個(gè)或更多的繞組，這樣在對(duì)其他繞組利用在復(fù)合電壓方向過流保護(hù)時(shí)，二次電流的方向是和實(shí)際的一次潮流相一致的，不然復(fù)合電壓方向過流保護(hù)將在發(fā)生故障時(shí)將拒動(dòng)和負(fù)荷達(dá)到一定額時(shí)將誤動(dòng)。故在接線時(shí)應(yīng)將電流互感器的方向明確，根據(jù)潮流將二次的A/B/C相的s1電流端子接入保護(hù)裝置。

2.2向量測(cè)試

在變壓器投運(yùn)前先在一次高低壓側(cè)用整組試驗(yàn)電流一相一相的查看電流回路是否對(duì)應(yīng)及測(cè)量變比。

變壓器在空投成功帶負(fù)荷之后，還應(yīng)該實(shí)施帶負(fù)荷測(cè)向量，對(duì)電流回路具體接線情況進(jìn)行詳細(xì)檢查。而且?guī)ж?fù)荷前必須要把差動(dòng)保護(hù)停用，之后用鉗型相位表和觀察保護(hù)裝置準(zhǔn)確測(cè)量每一側(cè)相電流的實(shí)際有效值以及相位情況，從根本上確保裝置所測(cè)量出來的向量差流Id能夠保持在0.02Ie之下。

從某種程度上講，后備保護(hù)以及差動(dòng)保護(hù)之間是存在較大差異的，而具體差異表現(xiàn)在：如果變壓器外部出現(xiàn)短路，則通常情況下，保護(hù)方式就是有效保護(hù)方向能夠準(zhǔn)確指向低壓側(cè)，這種情況下，故障電流方向以及負(fù)荷潮流方向之間是保持一致的，然而故障電流往往要大于負(fù)荷電流很多。

3高壓線路零序方向保護(hù)

如果中性點(diǎn)中能夠直接接地的相關(guān)高壓電網(wǎng)，也就說所謂的大接地系統(tǒng)出現(xiàn)接地短路問題的時(shí)候，則會(huì)發(fā)生相對(duì)較大的零序電壓與電流。而實(shí)質(zhì)上，正常情況之下，以上電壓與電流往往是不會(huì)出現(xiàn)的。所以，可以借助零序電流對(duì)接地短路現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，優(yōu)勢(shì)明顯，也已經(jīng)在電力系統(tǒng)當(dāng)中得到了非常廣泛性的應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，中性點(diǎn)接地電網(wǎng)當(dāng)中出現(xiàn)的接地故障已經(jīng)達(dá)到了總故障的百分之九十以上。

從回路構(gòu)成層面出發(fā)，一種是，零序電壓在引入方面一般情況下會(huì)來源于電壓互感器開口回路，而零序電流來自同側(cè)電流互感器當(dāng)中的中心線電流。而另一種則是自產(chǎn)零序，借助內(nèi)部軟件可以準(zhǔn)確計(jì)算出相應(yīng)的取出零序電壓以及零序電流，有的時(shí)候有些保護(hù)裝置具備當(dāng)發(fā)現(xiàn)TV斷線時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)取TV三次開口電壓。

3.1接線情況

實(shí)現(xiàn)零序方向接線科學(xué)化，必須要在對(duì)線路接地故障進(jìn)行保護(hù)的過程中，做到使零序電流以及零序電壓相互間的相位關(guān)系能夠進(jìn)入到繼電器動(dòng)作區(qū)相對(duì)靈敏的位置。如果電流自母線所流向的線路是正值的時(shí)候，那么線路正方向出現(xiàn)故障，其零序電流的超前零序電壓是180°-θ。公式當(dāng)中的0是變電所零序電源阻抗角。目前常用的零序方向繼電器動(dòng)作特性，有靈敏角為電流超前電壓100°-110°和為電流滯后電壓70°兩種，前一種與正方向故降情況相一致，其電流和電壓回路應(yīng)按同極性與電流互感器和電壓互感器相連。后一種則相反，應(yīng)按反極性與電流互感器和電壓互感器相連線。

3.2向量測(cè)試

對(duì)于微機(jī)保護(hù)，檢查零序方向保護(hù)的動(dòng)作方向比較容易。測(cè)試方法如下：

（1）記錄線路或變壓器的潮流分布：

（2）模擬單相接地故障（在保護(hù)端子上進(jìn)行），如在端子排上打開TV二次相電壓輸入端子，使UA=0，將電流互感器二次B、C相在端子排上短接，并打開內(nèi)外端子的聯(lián)片，使IB=IC=0。

（3）觀察零序方向保護(hù)行為；

（4）在使IA=IC-0及IB=IA=0，觀察零序方向的保護(hù)行為；

（5）根據(jù)零序方向保護(hù)元件的動(dòng)作區(qū)及動(dòng)作邊界，判斷其方向的正確性：

（6）在此試驗(yàn)過程中一個(gè)應(yīng)該注意的情況是有的保護(hù)的零序啟動(dòng)條件是：當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值時(shí)，零序啟動(dòng)元件動(dòng)作，并展寬7秒，去開放出口繼電器的正電源，這樣在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將此兩個(gè)端子串入電流試驗(yàn)回路，否則零序?qū)⒉粍?dòng)作，對(duì)于初投運(yùn)的線路或變壓器，檢查零序保護(hù)的方向有時(shí)是比較困難的，此時(shí)，為了仍能檢查方向，可將該保護(hù)的動(dòng)作電流改小。

4母差保護(hù)

在終端變電所和樞紐變電所，母線連接的元件甚多，這樣在變電所母線發(fā)生故障時(shí)將會(huì)損壞眾多電力設(shè)備，至少使一段母線上的負(fù)荷全部停電，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，因此母線保護(hù)裝置必須能在內(nèi)部故障時(shí)能快速有選擇的切除和在外部故障時(shí)不能誤動(dòng)。

4.1接線要求

要求反映到保護(hù)裝置上的各元件電流互感器極性應(yīng)一致并方向指向母線，其中母聯(lián)電流互感器用于母差的繞組應(yīng)作為Ⅱ段母線的一個(gè)元件考慮方向。這樣在流入Ⅱ段母線的電流和應(yīng)該為0，同理流入Ⅱ段母線的電流也應(yīng)該為0。

4.2向量測(cè)試

根據(jù)基爾霍夫定律i∑=0，即可判斷每一回流人母差保護(hù)裝置的電流向量是否正確，在新的母差保護(hù)裝置投運(yùn)時(shí)均采取不投保護(hù)，然后采取一路一路接人二次電流，這樣可根據(jù)界面上的顯示的每路電流的大小和差流的大小以及鉗型相位表的測(cè)量顯示進(jìn)行綜合判斷，看是否有那個(gè)元件的電流互感器的極性方向有誤。

5總結(jié)

因保護(hù)裝置方向性保護(hù)基本在各個(gè)元件保護(hù)中均有廣泛應(yīng)用，且在電流互感器安裝時(shí)就應(yīng)該考慮各保護(hù)的方向性配合需求問題，在后期的調(diào)試及投運(yùn)過程中仍需近一步驗(yàn)證方向的正確與否，故繼電保護(hù)安裝與調(diào)試人員對(duì)各種保護(hù)裝置的方向性保護(hù)有各全面的認(rèn)識(shí)和總體的把握，同時(shí)貫穿在工程施工的過程中，將減少工程后期與投運(yùn)時(shí)的工作量，同時(shí)將大大提高了繼電保護(hù)裝置的后續(xù)運(yùn)行質(zhì)量，從而是電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、高質(zhì)量運(yùn)行的保證。

[責(zé)任編輯：王偉平]