淺談微機(jī)保護(hù)相位檢驗(yàn)方法

廉 永，王彥領(lǐng)，李連勝

(中電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312)

淺談微機(jī)保護(hù)相位檢驗(yàn)方法

廉 永，王彥領(lǐng)，李連勝

(中電投河南電力有限公司平頂山發(fā)電分公司，河南 平頂山 467312)

分析了現(xiàn)場微機(jī)保護(hù)檢驗(yàn)過程中電壓與電流的相位輸入方法及其檢驗(yàn)步驟，闡述了0°差動保護(hù)接線整定方法和180°差動保護(hù)接線整定方法，以保證保護(hù)整定的正確性，提高保護(hù)的安全性和可靠性。

微機(jī)保護(hù)；相位；整定；檢驗(yàn)方法

隨著微機(jī)保護(hù)在電力生產(chǎn)現(xiàn)場大范圍的應(yīng)用，繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)方法也隨之趨于簡單，試驗(yàn)接線相較于以前的電磁型、集成型等非微機(jī)保護(hù)也更為簡單。但對于涉及電氣量相位的微機(jī)保護(hù)檢驗(yàn)，還存在一些問題。

1 電壓與電流相位檢驗(yàn)方法

在現(xiàn)場線路保護(hù)中，一般裝設(shè)有相間距離保護(hù)、接地距離保護(hù)，大電流接地系統(tǒng)還有零序方向保護(hù)等，這些保護(hù)的共同點(diǎn)就是在檢驗(yàn)中要求注意電壓與電流的相位輸入問題。如果不按照定值整定相位角，則會造成保護(hù)誤整定，所以必須按照保護(hù)裝置定值通知單的相位來檢驗(yàn)保護(hù)裝置。

現(xiàn)根據(jù)某電廠線路RCS-931A型微機(jī)保護(hù)的零序方向保護(hù)檢驗(yàn)方法，來說明電壓、電流之間相位的檢驗(yàn)方法，檢驗(yàn)步驟如下：

(1) 僅投入零序保護(hù)壓板，將重合閘把手切在“單重方式”；

(2) 將保護(hù)整定值控制字“零序Ⅱ段經(jīng)方向”置1、“零序Ⅱ段三跳閉重”置0、“投重合閘”置1；“零序Ⅲ段經(jīng)方向”置1、“投重合閘”置0；

(3) 將開關(guān)處于合位，用微機(jī)保護(hù)測試儀給本裝置加入A，B，C三相額定電壓，電流可不加，等重合閘充電，直至“充電”燈亮。

對于RCS-931A裝置，模擬A相正方向單向接地故障，加故障相電壓Ua′=30 V，故障相電流Ia=1.05×I02zd(其中I02zd為零序過流Ⅱ段定值)，故障相電流相位滯后故障相電壓相位78°，故障狀態(tài)時(shí)間設(shè)置為本裝置定值“零序過流Ⅱ段時(shí)間”+50 ms。在故障狀態(tài)后應(yīng)給該裝置再加入一段時(shí)間的正序額定電壓，此時(shí)間最好大于裝置重合閘整定時(shí)間，保護(hù)單跳并重合，裝置面板上相應(yīng)指示燈亮，液晶面板上顯示“零序過流Ⅱ段動作”，動作時(shí)間應(yīng)為零序過流Ⅱ段動作時(shí)間。然后再加故障相電壓Ua′=30 V，故障相電流Ia=0.95×I02zd，其相位仍滯后故障相電壓相位78°，零序過流Ⅱ段不動。A相接地故障加入電流、電壓的向相量(B，C相與A相一樣)，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)時(shí)的相量圖

按上述方法檢驗(yàn)零序過流Ⅲ段保護(hù)定值，加故障量的時(shí)間應(yīng)大于“零序過流Ⅲ段時(shí)間”定值時(shí)間，但不要超過150 ms。零序過流Ⅲ段動作時(shí)，保護(hù)三跳不重合。模擬上述反方向故障，在故障相電流滯后故障相電壓78°的基礎(chǔ)上再加180°，零序保護(hù)不動作。

在現(xiàn)場可根據(jù)保護(hù)種類、電壓、電流之間的相位及保護(hù)整定方法，加入相應(yīng)的電壓、電流幅值和相位。具體分析如下。

(1) 首先通過微機(jī)保護(hù)測試儀對RCS-

·

931A保護(hù)裝置加入正常電壓為Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，電流為0。

·然后通入故障狀態(tài)故障電壓Ua′=30 V∠78°、電

·

·流3I0=Ia=1.05 I0zd∠0°，保護(hù)不動作。其相量如圖2所示。

(2) 首先通過微機(jī)保護(hù)測試儀對RCS-

· 931A保護(hù)裝置加入正常電壓為Ua=57.7 V∠0°，

·

· Ub=57.7 V∠240°，Uc=57.7 V∠120°，電流為

·

· 0。然后通入故障電壓Ua′=30 V∠0°、電流3I0=

· Ia=1.05 I0zd∠-78°，保護(hù)動作。其相量如圖3所示。

圖3 第2種試驗(yàn)方法動作相量圖

對比上述2種試驗(yàn)步驟及方法，發(fā)現(xiàn)實(shí)際故障電壓、電流之間相位差一樣；兩者不同之處在于第

·

2種方法的U′a電壓故障前后相位沒變化，但第1

·種方法的U′a電壓相位卻有變化，即電壓相位由0°變?yōu)?8°。

通過兩者之間對比及對微機(jī)保護(hù)原理的分析，裝置軟件測量電壓是以故障前電壓相位為參考，并根據(jù)實(shí)測電流來判斷故障情況，從而決定保護(hù)的動作情況。圖2是第1種試驗(yàn)方法相量圖，從圖2中

·

·可以看出，-3U0滯后3I0，不滿足動作條件，故

·保護(hù)不動作；圖3是第2種試驗(yàn)方法相量圖，-3U0

·超前3I078°，滿足動作條件，所以保護(hù)能夠動作。因此，對相間距離、接地距離及阻抗保護(hù)等關(guān)系到電壓、電流相位的保護(hù)，都可參照第2種試驗(yàn)方法，正確加入故障電流和電壓，從而確保保護(hù)整定的正確性，提高工作效率。

2 差動保護(hù)的相位整定方法

根據(jù)差動保護(hù)接入的電流相位不同，可分為0°和180°2種接線形式。變壓器差動保護(hù)基本都是180°這種接法。下面對這2種差動保護(hù)接線整定方法進(jìn)行討論。

2.1 0°差動保護(hù)接線整定方法

以某電廠發(fā)變組保護(hù)裝置RCS-985B型為例，0°差動保護(hù)接線如圖4所示，對于此種接線的電動機(jī)等一次設(shè)備保護(hù)可按下面方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

由圖4可知，進(jìn)入保護(hù)裝置的電流互感器極性端靠近中性點(diǎn)一側(cè)(現(xiàn)場實(shí)際接線極性端也可以靠近主變側(cè))，即正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)電流互感器進(jìn)入差動保護(hù)裝置的電流同相位，即電流相位差為0°。微機(jī)保護(hù)測試儀與保護(hù)裝置之間的接線及相位整定如圖5所示。由圖5可知，加入保護(hù)裝置的電流相位差保持為0°，再根據(jù)整定動作值及比率制動系數(shù)等定值進(jìn)行檢驗(yàn)，就可以保證保護(hù)的正確性。

圖4 0°差動保護(hù)接線

2.2 180°差動保護(hù)接線整定方法

以某電廠發(fā)變組保護(hù)裝置RCS-985B型為例，180°差動保護(hù)接線如圖6所示，對于此種接線的變壓器、電動機(jī)等保護(hù)可按下面方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

由圖6可知，進(jìn)入保護(hù)裝置的電流互感器極性端遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)、變壓器側(cè)。即正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)電流互感器進(jìn)入差動保護(hù)裝置的電流相位差是180°。

圖5 0°接線檢驗(yàn)電流相位

圖6 180°接線差動保護(hù)

微機(jī)保護(hù)測試儀與保護(hù)裝置之間的接線及相位整定如圖7所示。由圖7可知，加入保護(hù)裝置的電流相位差保持為180°，再根據(jù)整定動作值及比率制動系數(shù)等定值進(jìn)行檢驗(yàn)。圖7中的I2∠0°是為了補(bǔ)償變壓器高低壓側(cè)之間的相位差造成的差流而加入的補(bǔ)償電流。如果沒有變壓器的Y/△-11變換，就不需增加I2∠0°的輸入電流。

Y/△-11相位補(bǔ)償原理如下。裝置的程序軟件采用Y/△變化調(diào)整差流平衡，其校正值如下：對于△側(cè)電流進(jìn)行幅值補(bǔ)償：

·

·

·

式(1)，(2)中：IA，IB，IC為Y側(cè)TA二次加

·

·

·進(jìn)保護(hù)裝置的有名值電流；IA′，IB′，IC′為Y側(cè)程序

·

·

·軟件計(jì)算出的校正電流；Ia，Ib，Ic為△側(cè)TA二次

·

·

·加進(jìn)保護(hù)裝置的有名值電流；Ia′，Ib′，I′c為△側(cè)程序軟件計(jì)算出的校正電流；Ie1，Ie2分別為Y，△側(cè)二次額定電流。

圖7 180°接線檢驗(yàn)電流相位

·

·

·

·

各相差動電流：Icda=|IA′+Ia′|、Icdb=|IB′+Ib′|、

·

· Icdc=|IC′+I′c|。

···

各相制動電流：Ira=(|IA′|+|I′a|)/2、Irb=(|IB′|+

·

·

· |Ib′|)/2、Irc=(|IC′|+|I′c|)/2。

由上述校正方法可知，在變壓器Y側(cè)A相通入單相電流，則會有軟件計(jì)算的A，C相校正電流；在Y側(cè)B相通入單相電流，則會有軟件計(jì)算的B，A相校正電流；在Y側(cè)C相通入單相電流，則會有軟件計(jì)算的C，B相校正電流。計(jì)算產(chǎn)生的兩相校正電流大小相等，方向相反。

通過以上說明可知，在差動保護(hù)裝置調(diào)試時(shí)，在Y側(cè)加A相電流，必然形成A，C兩相差流，為使A，C兩相差流平衡(即差流為0)，低壓側(cè)必須在對應(yīng)a，c相加進(jìn)與程序軟件計(jì)算出的對應(yīng)幅值及相位的電流。在差流平衡下(即差流為0)，調(diào)整△側(cè)a相電流，才能夠調(diào)試出曲線上的臨界點(diǎn)。這種接線方式以AN-ac標(biāo)記。同理，B相為BN-ba、C相為 CN-cb。

而在△側(cè)加入a相電流時(shí)，差流與校正電流相同，所以只進(jìn)行幅值補(bǔ)償，不進(jìn)行相位補(bǔ)償。

3 結(jié)束語

以上分析表明了在保護(hù)檢驗(yàn)過程中相位輸入的重要性及其規(guī)律性。因?yàn)橄辔粰z驗(yàn)的保護(hù)比只有幅值比較的保護(hù)復(fù)雜，它要考慮一系列的保護(hù)邏輯、判斷；如果僅按照理論分析進(jìn)行試驗(yàn)，而不考慮實(shí)際工程的設(shè)計(jì)應(yīng)用，就會出現(xiàn)錯誤的結(jié)論、錯誤的判斷及整定，可能造成保護(hù)的可靠性、靈敏性下降，嚴(yán)重時(shí)甚至可能使一次設(shè)備失去保護(hù)，造成拒動或誤動。只有遵從以上試驗(yàn)注意事項(xiàng)，使用正確的輸入試驗(yàn)相位的方法，才能保證保護(hù)裝置的正確性、可靠性，為企業(yè)的發(fā)展提供安全保證。

2015-06-16。

廉 永(1976-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠設(shè)備維護(hù)管理工作，email：453951470@qq.com。

王彥領(lǐng)(1979-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。

李連勝(1971-)，男，工程師，主要從事火力發(fā)電廠管理工作。