3/2接線保護電流回路極性的確定與測試

王輝春，宋哲，戴慶源，徐學帥，蘇偉基

（云南電網(wǎng)有限責任公司普洱供電局，云南 普洱 665000）

0 前言

3/2接線具有運行方式靈活、供電可靠性高的優(yōu)點，但二次回路的接線會變得復(fù)雜，相應(yīng)的保護電流回路極性確定也變得復(fù)雜。這種接線方式下，電流回路二次極性反接成為現(xiàn)場驗收工作中經(jīng)常存在的問題，也是工程人員容易忽略或混淆的問題。對于方向性明確的保護來說，一旦極性錯誤將引起保護裝置拒動或誤動，如果不能在設(shè)備帶電前及時發(fā)現(xiàn)，投運后必然會造成設(shè)備停電。因此，有必要對3/2接線方式下電流回路的極性進行討論，并對極性測試試驗數(shù)據(jù)進行分析，總結(jié)極性確定和測試分析的方法，提高工程驗收質(zhì)量。

1 極性確定方法

1.1 一般要求

對于帶方向的保護，其設(shè)計原則均為系統(tǒng)一次電流應(yīng)與二次電流方向一致。當一次電流由電流互感器的P1端流向P2端時，二次電流是由電流互感器的S1端流出，經(jīng)由外部回路返回S2端，反之亦然。這時一次電流與二次電流是同相位的，對應(yīng)的接線方式為減極性接線。因此，方向性明確的保護裝置電流回路均要求采用減極性接線。

1.2 3/2接線電流回路極性分析

3/2接線方式下，出線間隔均由兩臺斷路器供電，保護裝置所采的二次電流為兩臺斷路器的和電流。正常運行時兩臺斷路器的電流方向不確定，但被保護線路或變壓器上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，流經(jīng)斷路器的短路電流的方向是明確的，均是由母線側(cè)流向線路或變壓器側(cè)。因此，只要以短路時一次電流的流向為基準，就可以明確二次回路在減極性下的接線引出端。下面以3/2接線完整串的線路保護為例進行說明。

線路1由5011和5012兩臺斷路器供電，線路2由5012與5013兩臺斷路器供電，電流互感器繞組均按照標準進行配置。所有電流互感器P1端均靠Ⅰ母側(cè)，P2端靠Ⅱ母側(cè)。其短路電流的流向討論如下：

1）當線路1故障時，5011斷路器一次電流由電流互感器P1端流向P2端，5012斷路器一次電流由電流互感器P2端流向P1端。對應(yīng)減極性接線，5011斷路器的電流互感器二次電流應(yīng)由S1端引出流向S2端，5012斷路器的電流互感器二次電流應(yīng)由S2端引出流向S1端。如圖1所示。

圖1 線路1故障時電流互感器減極性接線示意圖

2）當線路2故障時，5012斷路器一次電流由電流互感器P1端流向P2端，5013斷路器一次電流由電流互感器P2端流向P1端。對應(yīng)減極性接線，5012斷路器的電流互感器二次電流應(yīng)由S1端引出流向S2端，5013斷路器的電流互感器二次電流應(yīng)由S2端引出流向S1端。如圖2所示。

圖2 線路2故障時電流互感器減極性接線示意圖

2 極性測試分析

2.1 試驗方法

試驗可以采用升流裝置在電流互感器一次側(cè)加量，在二次側(cè)使用回路矢量儀測量輸入電壓的A相與三相電流的相角差來判斷極性是否正確，以斷路器為單位開展。以罐式斷路器的A相為例，具體試驗接線如圖3所示。

圖3 極性測試升流試驗接線示意圖

試驗前應(yīng)檢查被測電流互感器二次側(cè)繞組無開路，對應(yīng)的斷路器在合位，兩側(cè)隔離開關(guān)在拉開位置。將站用電源的ABC三相分別接于升流變壓器的ABC三相輸入端，輸出端的ABC三相與N相分別接于互感器兩側(cè)，檢查接線無誤后開始加試驗量。試驗量由0 V開始逐步緩慢升高，此時讀取升流變壓器輸出電流至預(yù)定值時不再調(diào)整電壓。

為方便測試結(jié)果的分析，也為了驗證二次回路的正確性，試驗時直接模擬線路故障時一次電流的流向（由母線側(cè)流向線路側(cè)），對于中斷路器則任意選擇所供的一條線路故障時的流向，二次電流卡鉗的箭頭應(yīng)指向二次裝置的輸入端或N端反方向，讀取電流互感器二次側(cè)輸出電流與站用電系統(tǒng)A相輸入電壓的角度差。

2.2 數(shù)據(jù)分析

實測500 kV某變電站投運前500 kV某線路主一保護繞組極性測試數(shù)據(jù)如下：

表1 500 kV某線路主一保護繞組極性測試數(shù)據(jù)

一次電流由母線側(cè)流向線路側(cè)，二次電流回路矢量儀的卡鉗箭頭指向二次裝置的輸入端，相位為電流互感器二次側(cè)輸出電流與站用電系統(tǒng)A相輸入電壓的角度差。根據(jù)測試結(jié)果可以繪制出該電流互感器保護用二次繞組的相量圖如圖4所示。

圖4 500 kV線路主一保護極性測試相量圖

圖中：Ua為站用電系統(tǒng)的A相電壓，Ia為電流互感器A相二次側(cè)繞組的輸出電流，Ib為電流互感器B相二次側(cè)繞組的輸出電流，Ic為電流互感器C相二次側(cè)繞組的輸出電流。

因為升流裝置本身是一個電感線圈，呈感性負載，因此電流滯后于電壓，但不會超過90°，本次實測結(jié)果為28.3°左右。其Ia電阻方向分量與電壓同向，且三相為正序分布，說明電流互感器二次回路接線為減極性接線。在對極性極性測試的同時，該方法還可以同步驗證CT變比使用是否正確。

3 結(jié)束語

通過以上分析，可以總結(jié)出3/2接線保護電流回路極性的確定和測試方法：

所有方向性明確的保護電流回路應(yīng)采用減極性接線，電流二次回路引出端根據(jù)被保護設(shè)備故障時短路電流的流向明確。

在極性測試的過程中，采用升流裝置模擬實際短路時一次電流的流向，以A相電壓為基準，測量各相電流的角度，畫出六角圖。當A相電流位于第四象限，ABC三相電流為正序分布時，證明極性正確。

如果升流裝置通入的一次電流量與被保護設(shè)備故障時的電流流向相反，則以A相電壓為基準，當A相電流位于第二象限，ABC三相電流為正序分布時，證明極性正確。

對于被保護設(shè)備短路電流方向不確定的保護，例如：3/2接線斷路器的失靈保護，保護的邏輯也只判別電流大小，而與方向無關(guān)。不論是減極性還是加極性都是允許的，實際工作中可以不考慮其極性問題。

實際上，文中介紹的方法不僅適用于3/2接線方式下線路、變壓器保護電流回路極性的確定，也適用于其他方向性明確的保護電流回路極性的確定。同時，對于母線接線、內(nèi)橋接線、外橋接線、角形接線等其它主接線方式也同樣適用，是一種具有普遍性的方法。