三相輸電線路保護(hù)原理及分析

輸電線路在電網(wǎng)中擔(dān)當(dāng)著電能運(yùn)輸載體的角色，跨度長、分布廣、運(yùn)行環(huán)境差、故障幾率高，需要重點(diǎn)保護(hù);為此，出現(xiàn)了各種原理、類型的線路保護(hù);但究其實(shí)現(xiàn)方式，他們都離不開故障特征量——電流、電壓。所有線路保護(hù)，無不都是將電流、電壓量進(jìn)行加工、組合、比較，提煉出判據(jù)，驅(qū)動(dòng)于跳閘;加工、組合、比較、跳閘的過程由靜態(tài)、動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)來保證，電流、電壓接入的正確性，只有靠帶負(fù)荷測試來保證。

　　1 線路保護(hù)的簡要原理及分類

　　任何線路故障都會(huì)帶來電流增大、電壓降低，由此，電流電壓就固定成了線路保護(hù)的工作量;把電流電壓量進(jìn)行不同組合，就構(gòu)成各種原理的線路保護(hù)。只用電流，不用電壓構(gòu)成過流保護(hù);用電流做啟動(dòng)量，電壓做閉鎖量，構(gòu)成電壓閉鎖電流;用電流做啟動(dòng)量，電壓電流夾角做方向判別，構(gòu)成方向過流;用電壓電流比值，構(gòu)成距離保護(hù);用電流電壓夾角判別方向，借助通道送來的對側(cè)方向信號(hào)，構(gòu)成縱聯(lián)保護(hù);從三相電流中 計(jì)算 出零序電流作為啟動(dòng)量，構(gòu)成零序保護(hù);從三相電流、電壓中分別計(jì)算出零序電流和零序電壓，用零序電流做啟動(dòng)量，零序電壓電流夾角做方向判別，構(gòu)成零序方向保護(hù);把握住電流電壓，就把握住了線路保護(hù)。

　　2 線路保護(hù)帶負(fù)荷測試內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析

　　不同線路保護(hù)對電壓電流量的需求是不一樣的，下面我們就分類來討論。

　　2.1 電流保護(hù) 由于電流保護(hù)只需電流量，所以，我們的測試就緊緊圍繞電流展開，那多大的電流才適合帶負(fù)荷測試呢?當(dāng)然越大越好，電流越大，各種錯(cuò)誤就暴露的越明顯，但在實(shí)際運(yùn)行中，線路潮流往往受 網(wǎng)絡(luò) 限制，不能隨意增大，只能以保證鉗形相位表正常工作為準(zhǔn)（電流過小，鉗形相位表的相位就可能測不準(zhǔn)）。

　　2.1.1 測試內(nèi)容 ①電流的幅值和相位。用鉗形相位表在保護(hù)屏端子排依次測出A相、B相、C相電流的幅值和相位（相位以一相PT二次電壓做 參考 ），N相電流幅值，無記錄。②線路潮流。通過控制屏上的電流、有功、無功功率數(shù)據(jù)，或者監(jiān)控顯示器上的電流、有功、無功功率數(shù)據(jù)，或者調(diào)度端的電流、有功、無功功率數(shù)據(jù)，記錄線路電流大小，有功、無功功率大小和流向，為CT變比、方向指向分析奠定基礎(chǔ)。

　　2.1.2 數(shù)據(jù)分析 ①看電流相序。正確接線下，電流是正序：A相超前B相，B相超前C相（若CT為兩相不*星型接線，則N相電流就是B相電流），C相超前A相，若與此不符，則有可能：a在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應(yīng)，比如端子箱內(nèi)定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上，這種情況在一次設(shè)備倒換相別時(shí)zui容易發(fā)生。b從端子箱到保護(hù)屏的電纜芯接反，比如一根電纜芯在端子箱接A相電流回路，在保護(hù)屏上卻接B相電流輸入端子，這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。②看電流的對稱性。A相、B相、C相電流幅值基本相等，相位互差120°，即A相電流超前B相120°，B相電流超前C相120°，C相電流超前A相120°。若一相幅值偏差大于10%，則有可能：a該條線路負(fù)荷三相不對稱，一相電流偏大或一相電流偏小。b該條線路負(fù)荷三相不對稱，但波動(dòng)較大，造成測量一相電流幅值時(shí)負(fù)荷大，而測另一相負(fù)荷小。c某一相CT變比接錯(cuò)，比如該相CT二次繞組抽頭接錯(cuò)。d某一相電流存在寄生回路，比如某一根電纜芯在剝電纜皮時(shí)絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護(hù)屏的電流減少。e兩相不*星型接線中，N線（0線）不通，造成B相電流為0。

　　若某相位偏差大于10%，則有可能：a該條線路功率因數(shù)波動(dòng)較大，造成測量一相電流相位時(shí)功率因數(shù)大，而測另一相時(shí)功率因數(shù)小。b某一相電流存在寄生回路，造成該相電流相位偏移。c兩相不*星型接線中，N線（0線）不通，造成A相、C相電流互差180°③看電流幅值，核實(shí)CT變化。用線路一次電流除以二次電流，得到實(shí)際CT變比，該變比應(yīng)和整定變比基本一致。變比搞錯(cuò)在更換CT時(shí)zui容易出現(xiàn).如果偏差大于10%，則有可能:aCT的一次線末按整定變比進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)。bCT的二次線末按整定變比接在相應(yīng)的抽頭上。

　　2 電壓閉鎖過流保護(hù)

　　由于電壓閉鎖過流保護(hù)引入了電壓量做閉鎖，故而要保護(hù)運(yùn)行中電壓的正確，除了“過流保護(hù)的測試內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析，還需要進(jìn)行以下工作。

　　2.1 測試內(nèi)容 電壓的幅值和相位。用萬用表在保護(hù)屏端子排依次測出A相、B相、C相電壓的幅值和相位（相位以一相電壓或電流做 參考 ）AB相間、 BC 相間、CA相間、零序電壓的幅值，并記錄。

　　2.2 數(shù)據(jù)分析 ①看電壓相序。正確接線下，電壓是正序：A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相。若與此不符，則有可能：引入保護(hù)屏的電纜芯接反，比如一根電纜芯一端接A相電壓，在保護(hù)屏的一端卻接B相電壓輸入端子，這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。②看電壓的對稱性。A相、B相、C相電壓幅值都在57.7V左右，相位互差120°，即A相電壓超前B相120°，B相電壓超前C相120°，C相電壓超前A相120°。AB相間、BC相間、CA相間電壓幅值都在100V左右，零序電壓幅值在在0V左右，若零序電壓完*全是0V，則應(yīng)懷疑零序電壓回路斷線。若一相電壓幅值偏差大于20%或相位偏差大于10%則有可能：a屏內(nèi)電壓回路接觸不良，螺絲未緊。b電壓回路斷線或中性線不通，造成中性點(diǎn)漂移。c在PT端子箱將電壓組合成星型時(shí)將一相電壓極性弄錯(cuò)。

　　2.3 帶方向保護(hù) 帶方向保護(hù)引入電壓作參考量，用以判斷故障點(diǎn)的正反向，所以，電壓量的正確性對其相當(dāng)重要，除了“電壓閉鎖過流保護(hù)”的測試內(nèi)容和數(shù)據(jù)分析，還需進(jìn)行以下數(shù)據(jù)分析。

　　看同名相電壓電流夾角，檢查方向指向的正確性（零序方向保護(hù)的零序電流電壓來源于三相電流電壓，因而其方向指向靠同名相電壓電流夾角來保證）。

　　根據(jù)線路潮流中的有無功值 計(jì)算 一次電壓電流夾角，對比實(shí)測的電流電壓夾角，判斷方向指向的正確性。如：母線向線路送出有功80MW、無功60MVAR，則該線路一次電壓電流夾角Φ=Arctag（60/80）=37°;線路向母線送出有功80MW、無功60MVAR，則該線路一次電壓電流夾角Φ=-Arctag（60/80）=-37°。由于線路保護(hù)都是保護(hù)輸電線路一側(cè)的，所以，計(jì)算出的一次電壓電流夾角和實(shí)測夾角只能相等，若偏差大于10°則有可能：

　　該條線路開關(guān)CT二次繞組極性接反。在安裝CT時(shí)，由于某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時(shí)，二次極性要做相應(yīng)顛倒，如果二次極性未顛倒，就會(huì)發(fā)生這種情況。

　　3 結(jié)束語

　　線路保護(hù)雖種類繁多，但其輸入都是一樣，只要對其輸入量進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)、全面的測試和分析，再復(fù)雜的線路保護(hù)也能做到心中有數(shù)。