三相输电线路保护测试研究

摘要：线路保护依赖电流电压量工作，电流电压量都是交流量，其有幅值和相位特征，幅值靠变比和接线来保证，相位靠极性来保证。在现场，要做到这两项保证可不容易，它需要设计、安装、调试人员的一丝不差，稍有疏忽，就会失误，*后，只有靠带负荷测试来把关。该文针对线路保护在设计、安装、调试过程中可能出现的各种问题，结合保护原理，提出了带负荷测试的内容及分析、判断方法。

　 0 引言
　　输电线路在电网中担当着电能运输载体的角色，跨度长、分布广、运行环境差、故障几率高，需要重点保护;为此，出现了各种原理、类型的线路保护;但究其实现方式，他们都离不开故障特征量——电流、电压。所有线路保护，无不都是将电流、电压量进行加工、组合、比较，提炼出判据，驱动于跳闸;加工、组合、比较、跳闸的过程由静态、动态模拟试验来保证，电流、电压接入的正确性，只有靠带负荷测试来保证。
　　1 线路保护的简要原理及分类
　　任何线路故障都会带来电流增大、电压降低，由此，电流电压就固定成了线路保护的工作量;把电流电压量进行不同组合，就构成各种原理的线路保护。只用电流，不用电压构成过流保护;用电流做启动量，电压做闭锁量，构成电压闭锁电流;用电流做启动量，电压电流夹角做方向判别，构成方向过流;用电压电流比值，构成距离保护;用电流电压夹角判别方向，借助通道送来的对侧方向信号，构成纵联保护;从三相电流中计算出零序电流作为启动量，构成零序保护;从三相电流、电压中分别计算出零序电流和零序电压，用零序电流做启动量，零序电压电流夹角做方向判别，构成零序方向保护;把握住电流电压，就把握住了线路保护。 　

　2 线路保护带负荷测试内容和数据分析
　　不同线路保护对电压电流量的需求是不一样的，下面我们就分类来讨论。
　2.1 电流保护 由于电流保护只需电流量，所以，我们的测试就紧紧围绕电流展开，那多大的电流才适合带负荷测试呢?当然越大越好，电流越大，各种错误就暴露的越明显，但在实际运行中，线路潮流往往受网络限制，不能随意增大，只能以保证钳形相位表正常工作为准(电流过小，钳形相位表的相位就可能测不准)。
　　2.1.1 测试内容 ①电流的幅值和相位。用钳形相位表在保护屏端子排依次测出A相、B相、C相电流的幅值和相位(相位以一相PT二次电压做参考)，N相电流幅值，无记录。②线路潮流。通过控制屏上的电流、有功、无功功率数据，或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流、有功、无功功率数据，记录线路电流大小，有功、无功功率大小和流向，为CT变比、方向指向分析奠定基础。
　　2.1.2 数据分析 ①看电流相序。正确接线下，电流是正序：A相超前B相，B相超前C相(若CT为两相不完全星型接线，则N相电流就是B相电流)，C相超前A相，若与此不符，则有可能：a在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，比如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上，这种情况在一次设备倒换相别时*容易发生。b从端子箱到保护屏的电缆芯接反，比如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般由安装人员的马虎造成。②看电流的对称性。A相、B相、C相电流幅值基本相等，相位互差120°，即A相电流超前B相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°。若一相幅值偏差大于10％，则有可能：a该条线路负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。b该条线路负荷三相不对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相负荷小。c某一相CT变比接错，比如该相CT二次绕组抽头接错。d某一相电流存在寄生回路，比如某一根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减少。e两相不完全星型接线中，N线(0线)不通，造成B相电流为0。
　　若某相位偏差大于10％，则有可能：a该条线路功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小。b某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。c两相不完全星型接线中，N线(0线)不通，造成A相、C相电流互差180°③看电流幅值，核实CT变化。用线路一次电流除以二次电流，得到实际CT变比，该变比应和整定变比基本一致。变比搞错在更换CT时*容易出现.如果偏差大于10％，则有可能:aCT的一次线末按整定变比进行串联或并联。bCT的二次线末按整定变比接在相应的抽头上。
　　2 电压闭锁过流保护
　 　由于电压闭锁过流保护引入了电压量做闭锁，故而要保护运行中电压的正确，除了“过流保护的测试内容和数据分析，还需要进行以下工作。
　　2.1 测试内容 电压的幅值和相位。用万用表在保护屏端子排依次测出A相、B相、C相电压的幅值和相位(相位以一相电压或电流做参考)AB相间、 BC 相间、CA相间、零序电压的幅值，并记录。
　　2.2 数据分析 ①看电压相序。正确接线下，电压是正序：A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相。若与此不符，则有可能：引入保护屏的电缆芯接反，比如一根电缆芯一端接A相电压，在保护屏的一端却接B相电压输入端子，这种情况一般由安装人员的马虎造成。②看电压的对称性。A相、B相、C相电压幅值都在57.7V左右，相位互差120°，即A相电压超前B相120°，B相电压超前C相120°，C相电压超前A相120°。AB相间、BC相间、CA相间电压幅值都在100V左右，零序电压幅值在在0V左右，若零序电压完完全全是0V，则应怀疑零序电压回路断线。若一相电压幅值偏差大于20％或相位偏差大于10％则有可能：a屏内电压回路接触不良，螺丝未紧。b电压回路断线或中性线不通，造成中性点漂移。c在PT端子箱将电压组合成星型时将一相电压极性弄错。
　　2.3 带方向保护 带方向保护引入电压作参考量，用以判断故障点的正反向，所以，电压量的正确性对其相当重要，除了“电压闭锁过流保护”的测试内容和数据分析，还需进行以下数据分析。
<　　看同名相电压电流夹角，检查方向指向的正确性(零序方向保护的零序电流电压来源于三相电流电压，因而其方向指向靠同名相电压电流夹角来保证)。　　根据线路潮流中的有无功值计算一次电压电流夹角，对比实测的电流电压夹角，判断方向指向的正确性。如：母线向线路送出有功80MW、无功60MVAR，则该线路一次电压电流夹角Φ=Arctag(60/80)=37°;线路向母线送出有功80MW、无功60MVAR，则该线路一次电压电流夹角Φ=-Arctag(60/80)=-37°。由于线路保护都是保护输电线路一侧的，所以，计算出的一次电压电流夹角和实测夹角只能相等，若偏差大于10°则有可能：该条线路开关CT二次绕组极性接反。在安装CT时，由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时，二次极性要做相应颠倒，如果二次极性未颠倒，就会发生这种情况。
　　3 结束语
　　线路保护虽种类繁多，但其输入都是一样，只要对其输入量进行认真、仔细、全面的测试和分析，再复杂的线路保护也能做到心中有数。