三相輸電線路保護原理及分析

輸電線路在電網中擔當著電能運輸載體的角色，跨度長、分布廣、運行環境差、故障幾率高，需要重點保護;為此，出現了各種原理、類型的線路保護;但究其實現方式，他們都離不開故障特征量——電流、電壓。所有線路保護，無不都是將電流、電壓量進行加工、組合、比較，提煉出判據，驅動于跳閘;加工、組合、比較、跳閘的過程由靜態、動態模擬試驗來保證，電流、電壓接入的正確性，只有靠帶負荷測試來保證。

　　1 線路保護的簡要原理及分類

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

　　2 線路保護帶負荷測試內容和數據分析

　　不同線路保護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 由于電流保護只需電流量，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荷測試呢?當然越大越好，電流越大，各種錯誤就暴露的越明顯，但在實際運行中，線路潮流往往受 網絡 限制，不能隨意增大，只能以保證鉗形相位表正常工作為準（電流過小，鉗形相位表的相位就可能測不準）。

　　2.1.1 測試內容 ①電流的幅值和相位。用鉗形相位表在保護屏端子排依次測出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、無功功率數據，或者監控顯示器上的電流、有功、無功功率數據，或者調度端的電流、有功、無功功率數據，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。

　　2.1.2 數據分析 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，比如端子箱內定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上，這種情況在一次設備倒換相別時zui容易發生。b從端子箱到保護屏的電纜芯接反，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該條線路負荷三相不對稱，但波動較大，造成測量一相電流幅值時負荷大，而測另一相負荷小。c某一相CT變比接錯，比如該相CT二次繞組抽頭接錯。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絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減少。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該條線路功率因數波動較大，造成測量一相電流相位時功率因數大，而測另一相時功率因數小。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CT變化。用線路一次電流除以二次電流，得到實際CT變比，該變比應和整定變比基本一致。變比搞錯在更換CT時zui容易出現.如果偏差大于10%，則有可能:aCT的一次線末按整定變比進行串聯或并聯。bCT的二次線末按整定變比接在相應的抽頭上。

　　2 電壓閉鎖過流保護

　　由于電壓閉鎖過流保護引入了電壓量做閉鎖，故而要保護運行中電壓的正確，除了“過流保護的測試內容和數據分析，還需要進行以下工作。

　　2.1 測試內容 電壓的幅值和相位。用萬用表在保護屏端子排依次測出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 數據分析 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：引入保護屏的電纜芯接反，比如一根電纜芯一端接A相電壓，在保護屏的一端卻接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，造成中性點漂移。c在PT端子箱將電壓組合成星型時將一相電壓極性弄錯。

　　2.3 帶方向保護 帶方向保護引入電壓作參考量，用以判斷故障點的正反向，所以，電壓量的正確性對其相當重要，除了“電壓閉鎖過流保護”的測試內容和數據分析，還需進行以下數據分析。

　　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）。

　　根據線路潮流中的有無功值 計算 一次電壓電流夾角，對比實測的電流電壓夾角，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°。由于線路保護都是保護輸電線路一側的，所以，計算出的一次電壓電流夾角和實測夾角只能相等，若偏差大于10°則有可能：

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

　　3 結束語

　　線路保護雖種類繁多，但其輸入都是一樣，只要對其輸入量進行認真、仔細、全面的測試和分析，再復雜的線路保護也能做到心中有數。