電力系統(tǒng)方向性保護(hù)測試研究論文
【摘要】為了防止繼電保護(hù)裝置發(fā)生方向性選擇錯誤，簡要介紹電力系統(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量方法及帶負(fù)荷測試，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；測試
引言
方向性選擇是繼電保護(hù)裝置的重要功能之一，在110kV及以上的電壓等級的線路保護(hù)和各電壓等級的主變保護(hù)中，對保護(hù)的方向均有嚴(yán)格的規(guī)定。如繼電保護(hù)裝置發(fā)生方向性選擇錯誤，將會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，因此只需將差動電流互感器二次側(cè)全部接線成星型，同時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方向接線時認(rèn)為：只要電流互感器的.高低壓側(cè)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(hù)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(fù)合電壓方向過流保護(hù)時，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)生故障時將拒動和負(fù)荷達(dá)到一定額時將誤動。故在接線時應(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應(yīng)及測量變比。變壓器在空投成功帶負(fù)荷之后，還應(yīng)該實(shí)施帶負(fù)荷測向量，對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)接地短路問題的時候，則會發(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出現(xiàn)的。所以，可以借助零序電流對接地短路現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，優(yōu)勢明顯，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，有的時候有些保護(hù)裝置具備當(dāng)發(fā)現(xiàn)TV斷線時，自動轉(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)入到繼電器動作區(qū)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(xiàn)故障，其零序電流的超前零序電壓是180°-θ。公式當(dāng)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(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向量測試
對于微機(jī)保護(hù)，檢查零序方向保護(hù)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(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)元件的動作區(qū)及動作邊界，判斷其方向的正確性；（6）在此試驗(yàn)過程中一個應(yīng)該注意的情況是有的保護(hù)的零序啟動條件是：當(dāng)外接和自產(chǎn)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(yàn)時應(yīng)將此兩個端子串入電流試驗(yàn)回路，否則零序?qū)⒉粍幼�，對于初投運(yùn)的的線路或變壓器，檢查零序保護(hù)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(hù)的動作電流改小。
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)生故障時將會損壞眾多電力設(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(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段母線的一個元件考慮方向。這樣在流入‖段母線的電流和應(yīng)該為0，同理流入‖段母線的電流也應(yīng)該為0。
4.2向量測試
根據(jù)基爾霍夫定律i∑＝0，即可判斷每一回流入母差保護(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)時均采取不投保護(hù)，然后采取一路一路接入二次電流，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量顯示進(jìn)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(jié)
因保護(hù)裝置方向性保護(hù)基本在各個元件保護(hù)中均有廣泛應(yīng)用，且在電流互感器安裝時就應(yīng)該考慮各保護(hù)的方向性配合觀念，進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)管理，制定周期性測試維護(hù)計(jì)劃并嚴(yán)格實(shí)施。真正意義上的改進(jìn)與解決，需要從火炬設(shè)計(jì)、站場設(shè)計(jì)層面出發(fā)，在此不予討論。
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