淺談微機保護相位檢驗方法

廉 永，王彥領，李連勝

(中電投河南電力有限公司平頂山發電分公司，河南 平頂山 467312)

淺談微機保護相位檢驗方法

廉 永，王彥領，李連勝

(中電投河南電力有限公司平頂山發電分公司，河南 平頂山 467312)

分析了現場微機保護檢驗過程中電壓與電流的相位輸入方法及其檢驗步驟，闡述了0°差動保護接線整定方法和180°差動保護接線整定方法，以保證保護整定的正確性，提高保護的安全性和可靠性。

微機保護；相位；整定；檢驗方法

隨著微機保護在電力生產現場大范圍的應用，繼電保護裝置檢驗方法也隨之趨于簡單，試驗接線相較于以前的電磁型、集成型等非微機保護也更為簡單。但對于涉及電氣量相位的微機保護檢驗，還存在一些問題。

1 電壓與電流相位檢驗方法

在現場線路保護中，一般裝設有相間距離保護、接地距離保護，大電流接地系統還有零序方向保護等，這些保護的共同點就是在檢驗中要求注意電壓與電流的相位輸入問題。如果不按照定值整定相位角，則會造成保護誤整定，所以必須按照保護裝置定值通知單的相位來檢驗保護裝置。

現根據某電廠線路RCS-931A型微機保護的零序方向保護檢驗方法，來說明電壓、電流之間相位的檢驗方法，檢驗步驟如下：

(1) 僅投入零序保護壓板，將重合閘把手切在“單重方式”；

(2) 將保護整定值控制字“零序Ⅱ段經方向”置1、“零序Ⅱ段三跳閉重”置0、“投重合閘”置1；“零序Ⅲ段經方向”置1、“投重合閘”置0；

(3) 將開關處于合位，用微機保護測試儀給本裝置加入A，B，C三相額定電壓，電流可不加，等重合閘充電，直至“充電”燈亮。

對于RCS-931A裝置，模擬A相正方向單向接地故障，加故障相電壓Ua′=30 V，故障相電流Ia=1.05×I02zd(其中I02zd為零序過流Ⅱ段定值)，故障相電流相位滯后故障相電壓相位78°，故障狀態時間設置為本裝置定值“零序過流Ⅱ段時間”+50 ms。在故障狀態后應給該裝置再加入一段時間的正序額定電壓，此時間最好大于裝置重合閘整定時間，保護單跳并重合，裝置面板上相應指示燈亮，液晶面板上顯示“零序過流Ⅱ段動作”，動作時間應為零序過流Ⅱ段動作時間。然后再加故障相電壓Ua′=30 V，故障相電流Ia=0.95×I02zd，其相位仍滯后故障相電壓相位78°，零序過流Ⅱ段不動。A相接地故障加入電流、電壓的向相量(B，C相與A相一樣)，如圖1所示。

圖1 試驗時的相量圖

按上述方法檢驗零序過流Ⅲ段保護定值，加故障量的時間應大于“零序過流Ⅲ段時間”定值時間，但不要超過150 ms。零序過流Ⅲ段動作時，保護三跳不重合。模擬上述反方向故障，在故障相電流滯后故障相電壓78°的基礎上再加180°，零序保護不動作。

在現場可根據保護種類、電壓、電流之間的相位及保護整定方法，加入相應的電壓、電流幅值和相位。具體分析如下。

(1) 首先通過微機保護測試儀對RCS-

·

931A保護裝置加入正常電壓為Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，電流為0。

·然后通入故障狀態故障電壓Ua′=30 V∠78°、電

·

·流3I0=Ia=1.05 I0zd∠0°，保護不動作。其相量如圖2所示。

(2) 首先通過微機保護測試儀對RCS-

· 931A保護裝置加入正常電壓為Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，電流為

·

· 0。然后通入故障電壓Ua′=30 V∠0°、電流3I0=

· Ia=1.05 I0zd∠-78°，保護動作。其相量如圖3所示。

圖3 第2種試驗方法動作相量圖

對比上述2種試驗步驟及方法，發現實際故障電壓、電流之間相位差一樣；兩者不同之處在于第

·

2種方法的U′a電壓故障前后相位沒變化，但第1

·種方法的U′a電壓相位卻有變化，即電壓相位由0°變為78°。

通過兩者之間對比及對微機保護原理的分析，裝置軟件測量電壓是以故障前電壓相位為參考，并根據實測電流來判斷故障情況，從而決定保護的動作情況。圖2是第1種試驗方法相量圖，從圖2中

·

·可以看出，-3U0滯后3I0，不滿足動作條件，故

·保護不動作；圖3是第2種試驗方法相量圖，-3U0

·超前3I078°，滿足動作條件，所以保護能夠動作。因此，對相間距離、接地距離及阻抗保護等關系到電壓、電流相位的保護，都可參照第2種試驗方法，正確加入故障電流和電壓，從而確保保護整定的正確性，提高工作效率。

2 差動保護的相位整定方法

根據差動保護接入的電流相位不同，可分為0°和180°2種接線形式。變壓器差動保護基本都是180°這種接法。下面對這2種差動保護接線整定方法進行討論。

2.1 0°差動保護接線整定方法

以某電廠發變組保護裝置RCS-985B型為例，0°差動保護接線如圖4所示，對于此種接線的電動機等一次設備保護可按下面方法進行檢驗。

由圖4可知，進入保護裝置的電流互感器極性端靠近中性點一側(現場實際接線極性端也可以靠近主變側)，即正常運行時，兩側電流互感器進入差動保護裝置的電流同相位，即電流相位差為0°。微機保護測試儀與保護裝置之間的接線及相位整定如圖5所示。由圖5可知，加入保護裝置的電流相位差保持為0°，再根據整定動作值及比率制動系數等定值進行檢驗，就可以保證保護的正確性。

圖4 0°差動保護接線

2.2 180°差動保護接線整定方法

以某電廠發變組保護裝置RCS-985B型為例，180°差動保護接線如圖6所示，對于此種接線的變壓器、電動機等保護可按下面方法進行檢驗。

由圖6可知，進入保護裝置的電流互感器極性端遠離發電機、變壓器側。即正常運行時，兩側電流互感器進入差動保護裝置的電流相位差是180°。

圖5 0°接線檢驗電流相位

圖6 180°接線差動保護

微機保護測試儀與保護裝置之間的接線及相位整定如圖7所示。由圖7可知，加入保護裝置的電流相位差保持為180°，再根據整定動作值及比率制動系數等定值進行檢驗。圖7中的I2∠0°是為了補償變壓器高低壓側之間的相位差造成的差流而加入的補償電流。如果沒有變壓器的Y/△-11變換，就不需增加I2∠0°的輸入電流。

Y/△-11相位補償原理如下。裝置的程序軟件采用Y/△變化調整差流平衡，其校正值如下：對于△側電流進行幅值補償：

·

·

·

式(1)，(2)中：IA，IB，IC為Y側TA二次加

·

·

·進保護裝置的有名值電流；IA′，IB′，IC′為Y側程序

·

·

·軟件計算出的校正電流；Ia，Ib，Ic為△側TA二次

·

·

·加進保護裝置的有名值電流；Ia′，Ib′，I′c為△側程序軟件計算出的校正電流；Ie1，Ie2分別為Y，△側二次額定電流。

圖7 180°接線檢驗電流相位

·

·

·

·

各相差動電流：Icda=|IA′+Ia′|、Icdb=|IB′+Ib′|、

·

· Icdc=|IC′+I′c|。

···

各相制動電流：Ira=(|IA′|+|I′a|)/2、Irb=(|IB′|+

·

·

· |Ib′|)/2、Irc=(|IC′|+|I′c|)/2。

由上述校正方法可知，在變壓器Y側A相通入單相電流，則會有軟件計算的A，C相校正電流；在Y側B相通入單相電流，則會有軟件計算的B，A相校正電流；在Y側C相通入單相電流，則會有軟件計算的C，B相校正電流。計算產生的兩相校正電流大小相等，方向相反。

通過以上說明可知，在差動保護裝置調試時，在Y側加A相電流，必然形成A，C兩相差流，為使A，C兩相差流平衡(即差流為0)，低壓側必須在對應a，c相加進與程序軟件計算出的對應幅值及相位的電流。在差流平衡下(即差流為0)，調整△側a相電流，才能夠調試出曲線上的臨界點。這種接線方式以AN-ac標記。同理，B相為BN-ba、C相為 CN-cb。

而在△側加入a相電流時，差流與校正電流相同，所以只進行幅值補償，不進行相位補償。

3 結束語

以上分析表明了在保護檢驗過程中相位輸入的重要性及其規律性。因為相位檢驗的保護比只有幅值比較的保護復雜，它要考慮一系列的保護邏輯、判斷；如果僅按照理論分析進行試驗，而不考慮實際工程的設計應用，就會出現錯誤的結論、錯誤的判斷及整定，可能造成保護的可靠性、靈敏性下降，嚴重時甚至可能使一次設備失去保護，造成拒動或誤動。只有遵從以上試驗注意事項，使用正確的輸入試驗相位的方法，才能保證保護裝置的正確性、可靠性，為企業的發展提供安全保證。

2015-06-16。

廉 永(1976-)，男，工程師，主要從事火力發電廠設備維護管理工作，email：453951470@qq.com。

王彥領(1979-)，男，工程師，主要從事火力發電廠運行管理工作。

李連勝(1971-)，男，工程師，主要從事火力發電廠管理工作。