電力系統方向性保護測試分析

侯貴寶　徐增寶

[摘要]為了防止繼電保護裝置發生方向性選擇錯誤，簡要介紹電力系統中的電力變壓器、高壓線路及母差等保護在安裝調試投運過程中的接線方法和向量測量方法及帶負荷測試。為了保障電網高質量運行提供可靠性保證。

[關鍵詞]保護裝置；方向；接線；測試

0引言

方向性選擇是繼電保護裝置的重要功能之一，在110kV及以上的電壓等級的線路保護和各電壓等級的主變保護中，對保護的方向均有嚴格的規定。如繼電保護裝置發生方向性選擇錯誤，將會引起事故或使事故擴大，損壞電氣設備，甚至造成部分電力系統崩潰解列，從而引起大面積停電，判斷繼電保護裝置的動作方向是否正確，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，二次電流從K1流出，則L1和K1為極性端，向量方向為L1指向L2。以下所說的均為向量指向。

2電力變壓器保護

電力變壓器的故障將會給系統的正常供電和安全運行帶來嚴重后果，必須根據變壓器在運行中可能發生的故障的類型保證方向的正確性。

2.1接線測試

因變壓器的高低壓側的接線組別不同，為了正確的反映一次電流的幅值與相位，現在的微機保護裝置能夠通過根據定值輸入一次接線組別和變比進行軟件的相位與幅值調整，因此只需將差動電流互感器二次側全部接線成星型，同時電流互感器的二次負載能力也將得到相應的提高。

本人對電流互感器的二次方向在工作中的要求是：該電流互感器保護什么元件就指向什么元件。但是有些人在理解差動方向接線時認為：只要電流互感器的高低壓側方向同時指向變壓器或同時指向母線就可以，如果單單從差動保護的原理來考慮的話是正確的，但是，更多的情況是一個電流互感器上有3個或更多的繞組，這樣在對其他繞組利用在復合電壓方向過流保護時，二次電流的方向是和實際的一次潮流相一致的，不然復合電壓方向過流保護將在發生故障時將拒動和負荷達到一定額時將誤動。故在接線時應將電流互感器的方向明確，根據潮流將二次的A/B/C相的s1電流端子接入保護裝置。

2.2向量測試

在變壓器投運前先在一次高低壓側用整組試驗電流一相一相的查看電流回路是否對應及測量變比。

變壓器在空投成功帶負荷之后，還應該實施帶負荷測向量，對電流回路具體接線情況進行詳細檢查。而且帶負荷前必須要把差動保護停用，之后用鉗型相位表和觀察保護裝置準確測量每一側相電流的實際有效值以及相位情況，從根本上確保裝置所測量出來的向量差流Id能夠保持在0.02Ie之下。

從某種程度上講，后備保護以及差動保護之間是存在較大差異的，而具體差異表現在：如果變壓器外部出現短路，則通常情況下，保護方式就是有效保護方向能夠準確指向低壓側，這種情況下，故障電流方向以及負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荷電流很多。

3高壓線路零序方向保護

如果中性點中能夠直接接地的相關高壓電網，也就說所謂的大接地系統出現接地短路問題的時候，則會發生相對較大的零序電壓與電流。而實質上，正常情況之下，以上電壓與電流往往是不會出現的。所以，可以借助零序電流對接地短路現象進行保護，優勢明顯，也已經在電力系統當中得到了非常廣泛性的應用。根據相關研究結果顯示，中性點接地電網當中出現的接地故障已經達到了總故障的百分之九十以上。

從回路構成層面出發，一種是，零序電壓在引入方面一般情況下會來源于電壓互感器開口回路，而零序電流來自同側電流互感器當中的中心線電流。而另一種則是自產零序，借助內部軟件可以準確計算出相應的取出零序電壓以及零序電流，有的時候有些保護裝置具備當發現TV斷線時，自動轉取TV三次開口電壓。

3.1接線情況

實現零序方向接線科學化，必須要在對線路接地故障進行保護的過程中，做到使零序電流以及零序電壓相互間的相位關系能夠進入到繼電器動作區相對靈敏的位置。如果電流自母線所流向的線路是正值的時候，那么線路正方向出現故障，其零序電流的超前零序電壓是180°-θ。公式當中的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，應按反極性與電流互感器和電壓互感器相連線。

3.2向量測試

對于微機保護，檢查零序方向保護的動作方向比較容易。測試方法如下：

（1）記錄線路或變壓器的潮流分布：

（2）模擬單相接地故障（在保護端子上進行），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，并打開內外端子的聯片，使IB=IC=0。

（3）觀察零序方向保護行為；

（4）在使IA=IC-0及IB=IA=0，觀察零序方向的保護行為；

（5）根據零序方向保護元件的動作區及動作邊界，判斷其方向的正確性：

（6）在此試驗過程中一個應該注意的情況是有的保護的零序啟動條件是：當外接和自產零序電流均大于整定值時，零序啟動元件動作，并展寬7秒，去開放出口繼電器的正電源，這樣在試驗時應將此兩個端子串入電流試驗回路，否則零序將不動作，對于初投運的線路或變壓器，檢查零序保護的方向有時是比較困難的，此時，為了仍能檢查方向，可將該保護的動作電流改小。

4母差保護

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生故障時將會損壞眾多電力設備，至少使一段母線上的負荷全部停電，破壞系統的穩定，因此母線保護裝置必須能在內部故障時能快速有選擇的切除和在外部故障時不能誤動。

4.1接線要求

要求反映到保護裝置上的各元件電流互感器極性應一致并方向指向母線，其中母聯電流互感器用于母差的繞組應作為Ⅱ段母線的一個元件考慮方向。這樣在流入Ⅱ段母線的電流和應該為0，同理流入Ⅱ段母線的電流也應該為0。

4.2向量測試

根據基爾霍夫定律i∑=0，即可判斷每一回流人母差保護裝置的電流向量是否正確，在新的母差保護裝置投運時均采取不投保護，然后采取一路一路接人二次電流，這樣可根據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量顯示進行綜合判斷，看是否有那個元件的電流互感器的極性方向有誤。

5總結

因保護裝置方向性保護基本在各個元件保護中均有廣泛應用，且在電流互感器安裝時就應該考慮各保護的方向性配合需求問題，在后期的調試及投運過程中仍需近一步驗證方向的正確與否，故繼電保護安裝與調試人員對各種保護裝置的方向性保護有各全面的認識和總體的把握，同時貫穿在工程施工的過程中，將減少工程后期與投運時的工作量，同時將大大提高了繼電保護裝置的后續運行質量，從而是電力系統的可靠、穩定、高質量運行的保證。

[責任編輯：王偉平]