保护相量测试及分析

保护相量测试及分析
第一节保护相量测试基本要求
1 试验目的
带负荷试验的目的是通过对二次电流回路的大小和相位的测量，判断二次电流回路是否正确，流变变比及极性使用是否正确；核相的目的是通过二次电压回路的大小和相位的测量，判断二次电压回路是否正确，压变变比及极性使用是否正确
2 试验的基本原则
（1）在基建新投产保护或是保护电流二次回路上进行较大变动后，包括电流互感器或变压器本体调换、电流回路二次电缆改造、保护装置调换，都须经过带负荷试验验证保护装置和电流回路正确性后方能投运。

（2）基建新投产保护电流二次回路，在有条件的情况下，设备启动前应做一次同流试验作为回路完好性的初步验证。

（3）在电压回路上进行较大变动后，包括电压互感器调换、电压回路二次电缆改造、一次线路导线调换，都须经过核相试验验证回路正确性后，方能投运
（4）定期检验时，如果设备回路没有变动或较小变动，只需用简单的方法判明曾被拆动的二次回路接线确实回复正常即可。

第二节线路保护相量
某110kV线路带负荷测试：
线路保护的CT极性端在母线侧，TA变比为：600／5，TV变比为：110/0.1。

当时该线路潮流为：P=+40 MW；Q=－10 Mvar(母线向线路送出为“+”；线路向母线送入为“一”)；这是从测控系统得到的数据。

对于新建间隔受电，可以从母线上的所有间隔有ΣP=0、ΣQ=0、ΣI=0判断测控系统数据是否准确；对于全站新受电，可以通过调度从线路对侧已投运变电站的数据分析判断本侧数据是否准确。

因为有功P为正，无功Q为负，因此电压超前电流的角度φ＝360°－14°＝346°，或者是电流超前电压14°。

如下图所示：
1 保护相量测试
线路保护相量测试时，为了保证测试的精度，应合理安排负荷，若负荷太小无法保证正确性时，应向调度提出，创造条件相量测试。

以下说明测试的主要步骤：
冲击线路时，测量二次电压幅值和相位是否正确，判断PT变比是否正确；对同一PT不同组别进行核相及同期回路的同源核相；
线路带足够的负荷，记录一次潮流的状态，主要为P、Q；UA、UB、UC；IA、IB、IC；记录定值单上的CT、PT变比；计算功角；
使用相位表测试屏后或就地端子箱中的二次UA、UB、UC、UL、U同期；IA、IB、IC、IN幅值和相位，相位测试可统一以UA为基准；记录装置的采样量显示（差动保护应记录差动电流和制动电流）；
实际测试数据和记录装置采样的数据进行比较，确保一致，并与①中的数据进行比较，确保一致（一般误差不超过5％）。

对于差动保护，在空充线路和带负荷运行时差流应保持一致，为较小的数值（主要为线路电容电流）。

2 保护相量分析
①变比、幅值分析。

通过一次潮流及CT、PT变比，确认二次幅值是否正确。

如二次电流测试数据不对，则可能为一次CT串、并联接错；CT二次绕组组别接错； CT二次存在多点接地；或者CT二次电缆绝缘破损分流等原因。

若开口三角电压UL完全为0V，则可能为PT回路有断线或端子接触不良。

不能仅通过测量开口三角电压UL接近为0来确认改回路正确，应通过测量就地端子箱中的da、db、dc幅值及相位综合判断。

②相位分析。

确认三相电流之间和三相电压之间的角差均为约120°，同期电压之间的相位同源核相时应该接近于0°。

电压与电流之间的相位应该与根据一次潮流计算的功角接近（根据相位表的角度测量精度，一般误差在5°以内）。

因现在的微机保护的零序电压及零序电流均采用自产，故相位可通过三相电压、三相电流的相位准确来保证。

若相位不对时，应分段排除是否由接线原因引起的。

3.4 相量判断参考资料：
第三节变压器保护相量（以YN/D-11为例）
主变保护的CT极性均要求在母线侧。

微机保护一般要求二次电流为星形接入到保护，通过保护内部的软件来进行相位补偿。

如上图电流相量分析，正常运行时，三角形侧的一次电流超前星形侧30°，对于电压也同样存在30°角差。

因CT极性均在母线侧，故当负荷从高压侧往低压侧送时，高压侧的二次电流超前低压侧150°。

1 保护相量测试
保护相量测试时，为了保证测试的精度，应合理安排负荷，若负荷太小无法保证正确性时，应向调度提出，创造条件相量测试。

以下说明测试的主要步骤：
①第一次冲击主变时，应及时打印保护启动报告（因励磁涌流较大，保护都会启动），判断冲击侧是否有电流
来初步判断电流回路正确与否；测量二次电压幅值和相位是否正确，判断PT变比是否正确；对同一PT不同组别进行核相；进行主变各侧电压的同源核相；
②主变带足够的负荷，记录变压器各侧一次潮流的状态，主要为P、Q；UA、UB、UC；IA、IB、IC；记录定值单
上的CT、PT变比；计算功角；
③使用相位表测试屏后或就地端子箱中的二次UA、UB、UC、UL；IA、IB、IC、IN幅值和相位，相位测试可统一
以UA为基准；记录装置的采样量显示（差动保护应记录差动电流和制动电流）；
④实际测试数据和记录装置采样的数据进行比较，确保一致，装置采样差流较小，制动电流远大于差流，并与
①中的数据进行比较，确保一致（一般误差不超过5％）。

2 保护相量分析
①变比、幅值分析。

通过一次潮流及CT、PT变比，确认二次幅值是否正确。

如二次电流测试数据不对，则可能为一次CT串、并联接错；CT二次绕组组别接错；二次CT存在多点接地；或者CT二次电缆绝缘破损分流等原因。

若开口三角电压UL完全为0V，则可能为PT回路有断线或端子接触不良。

不能仅通过测量开口三角电压UL接近为0来确认改回路正确，应通过测量就地端子箱中的da、db、dc幅值及相位综合判断。

②相位分析。

确认各侧三相电流之间和三相电压之间的角差均为约120°。

对于差动保护，主变高低压侧电流的相位应为星形侧超前三角形侧150°，高低压侧的电压相位应为三角形侧超前星形侧30°，差动电流应接近于0，制动电流应远大于差动电流。

各侧电压与电流之间的相位应该与根据一次潮流计算的功角接近（根据相位表的角度测量精度，一般误差在5°以内）。

若相位不对时，应分段排除是否由接线原因引起的。

第四节母差保护相量
对于母差保护，规定CT的极性都在母线侧，对于RCS915保护，母联的极性在Ⅰ段母线，对于BP-2B，母联的极性在Ⅱ段母线。

母线保护相量测试时，最好能形成负荷“一进一出”的运行状态，便于判断极性。

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，母线上的所有间隔有ΣP=0、ΣQ=0、ΣI=0（一次值）。

相量测试时：应先核对并记录母差保护的CT、PT变比，备用间隔CT设置：对于BP-2B，CT变比应尽量按照最多CT变比设定，不应设定超过投运的最大变比；对于RCS915，CT变比也应尽量按照最多CT变比设定，备用间隔TA调整系数均整定为0；
记录各支路一次潮流的状态，主要为P、Q；IA、IB、IC；UA、UB、UC（母线电压），计算各支路的功角；若有条件，尽量按照负荷“一进一出”来组织测试；
进行保护屏后各支路相量测试，进行母线PT二次同源核相，并记录保护液晶屏上采样值（包括各支路采样及差流采样等）；
测试的数据与一次潮流计算的数据进行比较，确保一致，并与液晶屏上的数据进行比较，确保一致，装置采样差流较小，制动电流远大于差流。

尽量在较大负荷时复核差流是否很小。

RCS915母差保护CT极性简图 BP-2B母差保护CT极性简图
第五节核相工作内容及分析
1 PT二次绕组核相
当母线PT或线路PT一次带电后便可进行核相试验,核相试验的地点一般为PT端子箱或电压转接屏,具体步骤为:
（1）用交流电压表测量二次绕组的各相相电压,正确结果应该是UAN=UBN=UCN≈57.7V；
（2）用交流电压表测量二次绕组的相间电压，正确结果应该是UAN=UBN=UCN=100V；
（3）用相位表测量三相电压之间的相位，应满足UA/UB/UC之间相差为120度；
2 PT三次绕组(3U0)核相
（1）测量3U0电压应该满足3U0≈0，但不能以测量3U0是否有不平衡电压的方法判断3U0回路是否完好；
（2）进一步对三次绕组试验端子S电压测量的方法加以判断；
（3）能够完全确定3U0回路正确的方法是彻底查清3U0回路接线方式。

第六节 CT、PT极性测试及分析
1 CT极性测试
传统的CT极性测试，一般采用直流法进行。

如图1所示。

通常将指针式万用表（最好为uA级别，灵敏度高）接在电流互感器的二次输出绕组上，用9V大容量的干电池的正极性接于互感器的一次线圈L1、负极性接于L2（一次线圈外壳上一般都有L1、L2的一次极性标识）。

若K合上时，uA表指针正偏，拉开后指针反偏，说明互感器接在电池正极性上的端头与接在uA表正端头为同极性，即L1、K1为“减极性”同极性端，否则为反极性。

目前电流互感器的极性一般都为减极性，即一次L1、L2与二次K1、K2（或者为S1、S2）对应。

进行极性测试时，应特别注意CT的一次极性的安装朝向。

对于穿心式电流互感器，可以通过图2进行极性测试，蓄电池的正负极导线沿一次极性L1、L2从CT中间穿过（CT本体上标有一次极性L1、L2的位置），测试及判断方法同图1。

有时，为了更好核对母差保护的极性及变比，也采用一次通流的方法来测试各开关之间的CT极性及二次回路的正确，类似带负荷相量测试。

2 PT极性测试
因PT有电磁式电压互感器和电容式电压互感器。

对于电磁式电压互感器，测试极性的方法类似于CT极性测试。

如图3。

通常将指针式万用表（最好为mV级别，灵敏度高）接在电压互感器的二次输出绕组上，用9V大容量的干电池的正极性接于互感器的一次线圈A、负极性接于X。

若K合上时，mV表指针正偏，说明A、a为“减极性”同极性端，所测试PT 极性正确。

对于电容式电压互感器，因PT一次侧接有电容，且电容与一次线圈不易分开，不能用上述方法进行极性测试。

再PT一次侧A、X之间用兆欧表测试绝缘电阻（相当于给电容器充电），二次侧a、x端子上接一块指针式万用表（mV级别）。

当兆欧表指示绝缘约30MΩ时，移开A端子上的兆欧表火线，然后用一个导线对电容器进行放电（短接A、X端子），在放电瞬间，注意观察mV表指针是否正偏（向右摆动），若向右摆动，则说明被测试PT的极性正确。

除了上述直流方法外，还可以采用交流法，采用一次升压来进行极性测试，如图4。

交流电源经K控制接连至调压器TY，再经过试验变压器SY升压后加至PT一次侧A、X端，连接x C、x，
比较试验变压器测量绕组a c、x C与PT二次侧a、x之间的相位，若角差接近0，则被测试PT 的极性正确。

33(Je3E5072).有一台Y ，d11接线的变压器，在其差动保护带负荷检查时，测得
其Y 侧电流互感器电流相位关系为I bY 超前I aY 150°，I aY 超前I cY 60°，I cY 超前I bY 150°，且I bY 为8.65A ，I aY ＝I cY ＝5A ，试分析变压器Y 侧电流互感器是否有接线错误，并改正之(用相量图分析)。

答案:变压器Y 侧电流互感器A 相的极性接反，其接线及相量图如图E-81所示。

图 E-81
此时：I ·
bY 超前I ·
aY 为150°；
I ·aY 超前I ·
cY 为60°； I ·
cY 超前I ·
bY 为150°。

其中：I ·
bY 为I ·
cY 、I ·
aY 的3倍，有
I I I I I I I I I ·
··
·
·
·
·
·
·
＝－′－′＝′－′＝′＋′aY aY bY bY bY cY cY cY aY
改正：改变A 相电流互感器绕组极性，使其接线正确后即为：
I I I I I I I I I ·
··
·
·
·
·
·
·
＝′－′＝′－′＝′－′aY aY bY bY bY cY cY cY aY
9.有一条装设距离保护的220kV 线路，利用工作电压、负荷电流作相量检查，继电器灵敏角ϕs ＝80°，已切换成方向继电器，线路送有功P ＝180MW,送无功Q ＝60Mvar 、现以AB 相阻抗继电器为例，通入电流I AB ，若接线正确，继电器是否动
作，并画出其相量图。

答:阻抗继电器切换成方向继电器后，其最大灵敏角不变，仍为80°。

以U AB
为参考量，绘出继电器的动作区为－10°～＋170°，如图E-68所示。

再由负荷
功率因数角为
ϕ＝＝°－tg 6018018.41
绘出电流I ·AB 的相量。

由图知，I ·AB 落在动作
区，继电器应动作。