浅谈继电保护负荷六角图

浅谈继电保护负荷六角图

摘要:差动保护作为变压器主保护，对于保护区内发生故障的灵敏度非常高，其

接线正确性关系到变压器和电网的安危。验证主变压器差动保护二次回路接线的

正确性，就必须在该变压器带负荷运行的情况下，进行主变负荷六角图的测试分析，但在实际操作中，由于对一些概念的理解不同以及外部因素的影响，容易干

扰继电保护人员作出正确判断。为了更好了解和分析六角图，本文就六角图的原

理和具体运用进行论述。

关键字词：差动保护；主变压器；六角图；原理；具体运用

0 引言

差动保护是变压器的重要保护，接线错误将导致保护误动、拒动，造成或扩

大事故，而带负荷测六角图是新投运变压器或者在变压器电流的二次回路改动后

继电保护人员必做的工作之一，通过实测六角图可校核保护极性并判断装置接线

的正确性，但在实际操作中，由于对一些概念的理解不同以及外部因素的影响，

容易干扰继保人员做出正确判断。为了更好了解和分析“六角图”，本文就“六角图”的原理和具体运用进行论述。

1 “六角图”的定义

“六角图”法就是借用相位表、电流表、电压表等测量工具，在向量图上画出

各个被测量与选定参考量的相位关系，进而判断误接线的一种方法，它是一种简

单有效的相位检测方法。利用“六角图”能正确的判断出：(1)同一组电流互感器三

相电流之间的相位是否正确；(2)功率方向继电器接线是否正确；(3)差动保护中不

同组别电流互感器的电流相位是否正确；(4)电流互感器变比是否正确【1】。因此，“六角图”法在实际应用中具有相当广泛的用途对于每一个从事继电保护的工

作者来说，熟练掌握“六角图”法是非常必要和有意义的。

2 “六角图”的原理

在一定坐标系统中，任何相量都可以用它在任何两个相交轴上的垂直投影来

表示。根据这一原理，我们采用的坐标系统是互成120度的三相对称电压系统。

由于线电压不受零序电压的干扰，所以采用三相线电压作为测量三相电流相位的

基准量。在相量图中，被测电流在一个电压相量上的投影，可以确定该电流相量

端点的轨迹；在两个电压相量上的投影，可以确定被测电流相量端点的位置(即电

流的相位和大小)；用此方法得出不同方向的电流数值，进行矢量计算，即可检验

结果的准确性【2】。

3六角图测定的简易方法

3.1 对常规保护装置六角图测定方法的分析

六角图又叫相量投影图。在一定的坐标系统中，只要知道相量在该坐标系统

中任何两相交轴上的投影，就可以确定该相量的位置。

实际应用中，常采用120度交角的三相电压系统作为六角图的坐标系统，一

方面是因为三相线电压在现场容易取得；另一方面，线电压中不包含零序电压，

检测中不会受零序电压的影响。

六角图法的实验接线原理如图1所示

图1用瓦特表测六角图的试验接线图

当测量电流A相电流时，将A相电流接入电流表A和瓦特表W的电流线圈，然后，再将瓦特表的电压线圈接至线电压UAB、UBC、UCA，并读取瓦特表相应

的数值WAB-A、WBC-A、WCA-A。最后在三相电压坐标中，分别截取UAB=WAB-A、UBC= WBC-A、UCA= WCA-A，各自在所取相应的点上作相应线电压的垂直线，则

三条垂直线的交点和坐标原点的连线即为电流相量IA【2,3】。

用同样的方法，分别作出电流相量IB和IC。

可以看出，检验方法不够简便，实验接线比较复杂，操作不便，实验时存在

读数误差以及实验过程中由于电流、电压的波动，造成实验数据的不够准确，同

时绘制六角图时，三垂线很难交于一点，并且在绘制六角图时按同一比例画出三

个读数的位置，即在三个对称电压UAB、UBC、UCA轴上等分轴，操作相当困难。

3.2六角图测定的简易方法—相位表法

判定保护装置电流回路的相序、相别及相位是否正确，关键是观察六角图上220kV侧的电流和110kV侧的电流向量，它们的相位角是否为180度角，从图3

中可以看出，220kV电流向量IA、IB、IC与110kV侧电流向量IA、IB、IC相位角

为180度，则保护装置的接线无疑是正确的、可靠的。对差动保护而言，220kV

侧和110kV侧电流向量而言应该是大小相等，方向相反，当大小不相等时，保护

就会动作。根据这一点，通过分析比较，得出了检验保护装置电流回路相序、相

别及相位正确与否的一种简易方法，就是利用相位表直接测量220kV侧和110kV

侧电流之间的相位角差，根据相位角差来判断保护装置结线的正确性，即相位表

法【4】。

通过对六角图的分析，我们知道，判定保护装置电流回路相序、相别及相位

的正确与否，最终落在六角图上220kV侧和110kV侧同一相电流的向量上，它们

之间的相位角是否为180度，为此在进行保护装置六角图测定时，只需一个相位

表直接测定220kV侧电流与110kV侧同一相电流对三个相间电压UAB、UBC、UCA的相位角，根据相位角画出它们的向量图，就可判别220kV侧的电流与

110kV侧的电流向量之间的相位角是否为180度，从而判定保护装置接线的正确性。实测时由于读数的误差，相位角有一定出入，在绘制六角图时有一定的偏差，但相差不会太大，一般不会影响对测量结果的分析。可取三次测量的平均值，以

接近实际情况。

4 “六角图”的画法

在以互成120度的相对称电压坐标系统中，分别根据实际所测得的数据进行

画线。但在画六角图前，我们首先需要了解有功功率的输送情况，功率因数或无

功功率的大致数值，才能得出正确的判断。如果这些参数没有了解清楚，比如说

两端有电源的线路，在通过线路输送的有功功率很少，或摆动不定时，很难进行

六角图的测试。进行六角图测试一般应选择输送功率非常稳定的时候进行。

我们知道，功率的受送情况有以下四种方式：

(1)有功功率与无功功率均从母线送往线路，电流向量应位于第1象限；

(2)有功功率从母线送往线路，无功功率从线路送往母线，电流向量应位于第

Ⅱ象限；

(3)有功功率和无功功率均从线路送往母线，电流向量应位于第Ⅲ象限；

(4)有功功率从线路送往母线，无功功率从母线送往线路，电流向量应位于第

Ⅳ象限。

电流相位与有功功率、无功功率的受送情况如图2所示：

图2 电流相位与有功功率、无功功率的收送情况图

其次，根据所测得的数据作出六角图。

最后，将六角图中画出的电流相位有功功率、无功功率的受送情况进行比较，