電力系統方向性保護測試研究論文
【摘要】為了防止繼電保護裝置發(fā)生方向性選擇錯誤，簡(jiǎn)要介紹電力系統中的電力變壓器、高壓線(xiàn)路及母差等保護在安裝調試投運過(guò)程中的接線(xiàn)方法和向量測量方法及帶負荷測試，為了保障電網(wǎng)高質(zhì)量運行提供可靠性保證。
【關(guān)鍵詞】保護裝置；方向；接線(xiàn)；測試
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(xiàn)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(fā)生方向性選擇錯誤，將會(huì )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(dòng)作方向是否正確，必須注意以下問(wèn)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，向量方向為L(cháng)1指向L2，以下所說(shuō)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(huì )給系統的正常供電和安全運行帶來(lái)嚴重后果，必須根據變壓器在運行中可能發(fā)生的故障的類(lèi)型保證方向的正確性。
2.1接線(xiàn)測試
因變壓器的高低壓側的接線(xiàn)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(guò)根據定值輸入一次接線(xiàn)組別和變比進(jìn)行軟件的相位與幅值調整，因此只需將差動(dòng)電流互感器二次側全部接線(xiàn)成星型，同時(shí)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(dòng)方向接線(xiàn)時(shí)認為：只要電流互感器的.高低壓側方向同時(shí)指向變壓器或同時(shí)指向母線(xiàn)就可以，如果單單從差動(dòng)保護的原理來(lái)考慮的話(huà)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，這樣在對其他繞組利用在復合電壓方向過(guò)流保護時(shí)，二次電流的方向是和實(shí)際的一次潮流相一致的，不然復合電壓方向過(guò)流保護將在發(fā)生故障時(shí)將拒動(dòng)和負荷達到一定額時(shí)將誤動(dòng)。故在接線(xiàn)時(shí)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(shí)施帶負荷測向量，對電流回路具體接線(xiàn)情況進(jìn)行詳細檢查。而且帶負荷前必須要把差動(dòng)保護停用，之后用鉗型相位表和觀(guān)察保護裝置準確測量每一側相電流的實(shí)際有效值以及相位情況，從根本上確保裝置所測量出來(lái)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(dòng)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(xiàn)路零序方向保護
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(shuō)所謂的大接地系統出現接地短路問(wèn)題的時(shí)候，則會(huì )發(fā)生相對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 )出現的。所以，可以借助零序電流對接地短路現象進(jìn)行保護，優(yōu)勢明顯，也已經(jīng)在電力系統當中得到了非常廣泛性的應用。根據相關(guān)研究結果顯示，中性點(diǎn)接地電網(wǎng)當中出現的接地故障已經(jīng)達到了總故障的百分之九十以上。從回路構成層面出發(fā)，一種是，零序電壓在引入方面一般情況下會(huì )來(lái)源于電壓互感器開(kāi)口回路，而零序電流來(lái)自同側電流互感器當中的中心線(xiàn)電流。而另一種則是自產(chǎn)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(shí)候有些保護裝置具備當發(fā)現TV斷線(xiàn)時(shí)，自動(dòng)轉取TV三次開(kāi)口電壓。
3.1接線(xiàn)情況
實(shí)現零序方向接線(xiàn)科學(xué)化，必須要在對線(xiàn)路接地故障進(jìn)行保護的過(guò)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)作區相對靈敏的位置。如果電流自母線(xiàn)所流向的線(xiàn)路是正值的時(shí)候，那么線(xiàn)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θ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。前一種與正方向故障情況相一致，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(xiàn)。
3.2向量測試
對于微機保護，檢查零序方向保護的動(dòng)作方向比較容易。測試方法如下：（1）記錄線(xiàn)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(jìn)行），如在端子排上打開(kāi)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(kāi)內外端子的聯(lián)片，使IB=IC=0。（3）觀(guān)察零序方向保護行為；（4）在使IA=IC-0及IB=IA=0，觀(guān)察零序方向的保護行為；（5）根據零序方向保護元件的動(dòng)作區及動(dòng)作邊界，判斷其方向的正確性；（6）在此試驗過(guò)程中一個(gè)應該注意的情況是有的保護的零序啟動(dòng)條件是：當外接和自產(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(kāi)放出口繼電器的正電源，這樣在試驗時(shí)應將此兩個(gè)端子串入電流試驗回路，否則零序將不動(dòng)作，對于初投運的的線(xiàn)路或變壓器，檢查零序保護的方向有時(shí)是比較困難的，此時(shí)，為了仍能檢查方向，可將該保護的動(dòng)作電流改小。
4母差保護
在終端變電所和樞紐變電所，母線(xiàn)連接的元件甚多，這樣在變電所母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)將會(huì )損壞眾多電力設備，至少使一段母線(xiàn)上的負荷全部停電，破壞系統的穩定，因此母線(xiàn)保護裝置必須能在內部故障時(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(xiàn)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(xiàn)，其中母聯(lián)電流互感器用于母差的繞組應作為II段母線(xiàn)的一個(gè)元件考慮方向。這樣在流入‖段母線(xiàn)的電流和應該為0，同理流入‖段母線(xiàn)的電流也應該為0。
4.2向量測試
根據基爾霍夫定律i∑＝0，即可判斷每一回流入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(shí)均采取不投保護，然后采取一路一路接入二次電流，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(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
因保護裝置方向性保護基本在各個(gè)元件保護中均有廣泛應用，且在電流互感器安裝時(shí)就應該考慮各保護的方向性配合觀(guān)念，進(jìn)行預防性維護管理，制定周期性測試維護計劃并嚴格實(shí)施。真正意義上的改進(jìn)與解決，需要從火炬設計、站場(chǎng)設計層面出發(fā)，在此不予討論。
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