淺談如何整定微機型功率方向保護

于 敏

(四川明珠集團有限責任公司，四川射洪 629200)

1 概述

隨著電力綜合自動化技術在電力生產中的大量應用，使電力設備的運行管理水平發生了質的飛躍。以四川省射洪縣電力系統為例，因綜合自動化技術于1999年應用于射洪縣天仙變電站，后才在射洪縣電網中進入全面應用階段。當時電氣檢修人員的實踐經驗和理論基礎尚不夠充分，給保護裝置的正確設計、整定和維護帶來了一定的困難。從射洪縣電力公司微機保護運用的具體實踐看，功率方向保護的整定相對較為復雜，尤其是對功率方向元件動作方向的正確選擇是防止保護誤動和拒動的關鍵。筆者就功率方向保護的整定與同行進行探討，以期達到拋磚引玉、辯明原理的目的。

2 如何對方向元件的動作情況進行分析

要準確掌握方向元件在電力系統中的正常運行、兩相短路、三相短路時的動作情況，需要明確以下幾點:

(1)確定方向元件反映的是哪一相電流和哪一相電壓線相間電壓的相位關系，即方向元件的接線方式。該接線方式在微機保護中由其軟、硬件決定，一般不能進行改變。

(2)實驗測定方向元件的動作區和最大靈敏角。

(3)由負載的線路阻抗角分析當發生相間或三相短路時加入方向元件的電流;電壓的相位關系是否接近或等于最大靈敏角。

3 功率方向元件在中性點不接地系統中的動作特點

方向元件采用90°接線方式。即:線路負載三相對稱且為純電阻性，在方向元件電流線圈中通入某相電流，電壓線圈加入另外兩相的相間電壓時，方向元件電流線圈中的電流超前于加入方向元件電壓線圈的電壓90°。

方向元件的動作區及最大靈敏角見圖1。

圖1 方向元件的動作區及最大靈敏角示意圖

圖1中:φ為加入方向元件線圈上的電壓與通入方向元件線圈中的電流間的相位角;α為方向元件的內角，在微機保護中一般可選30°或45°。

當 －(90°+ α)＜ φ ＜90°－ α 時，為方向元件動作區的正向。

當φ = ±90°－α時，為方向元件動作的臨界狀態。

當90°－ α ＜ φ ＜270°－ α時，為方向元件動作區的反向。

在系統正常運行、相間短路和三相短路時加入方向元件的電流、電壓間的相位關系分別如圖2、3、4 所示。

正常運行時，適當地選擇方向元件的內角，方向元件處于動作狀態。

圖2 正常運行時電流、電壓間相位關系圖

相間短路時，以BC相間短路C相方向元件為例進行分析。

圖3 相間短路時電流、電壓相位關系圖

圖4 三相短路時電流、電壓相位關系圖

φ。為負載線路的短路阻抗角，當α選擇適當，使α接近或等于φ，方向元件動作的靈敏性將達到最大。

三相短路時，動作情況與正常運行時相似。

4 功率方向保護的整定

(1)正確選擇方向繼電器的內角，一般選30°或 45°。

(2)確定方向繼電器的接線方式，一般由微機保護確定為45°的接線。

(3)確定方向元件的動作方向。

根據正常運行時的波形圖或線路P、α的正負來分析加入方向元件電流、電壓間的相位關系，再根據正常運行時系統功率是由母線流向線路，還是由線路流向母線確定方向元件的動作方向。

①當P＞0且α ＜0(或由波形圖確定)時，位于第一象限(以A方向元件為例)，如此時一次功率由母線流向線路，則選擇方向元件的動作方向為正向，否則為反向。

②當P＜0且α ＜0(或由波形圖確定)時，位于第三象限(以A方向元件為例)，如此時一次功率由線路流向母線，則選擇方向元件的動作方向為正向，否則為反向。

5 結語

由以上分析可知，正確整定功率方向保護的關鍵是選擇方向元件的動作方向，而確定其動作方向可由以下兩點決定:

(1)當一次系統功率由母線流向線路時，方向元件所反應的電流、電壓間的相位關系。

(2)如此時通入功率方向元件電流線圈的電流矢量位于方向元件動作區的正方向，則選擇正向，否則選反向。