利用無(wú)功負(fù)荷測(cè)量電流相量的方法

馬成鵬

（昆明供電局，云南 昆明650000）

電力是城市發(fā)展的先行者。在電力系統(tǒng)中,繼電保護(hù)的作用在于:當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí),該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給距離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令,使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi),以最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞,降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響,從而滿(mǎn)足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求,改善繼電保護(hù)裝置的性能,提高電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和等級(jí)的不斷提高,系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式日趨復(fù)雜,對(duì)繼電保護(hù)的要求也越來(lái)越高。近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，變電站也高頻率投產(chǎn)。但是，由于通道建設(shè)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等一系列問(wèn)題，許多新投變電站在投產(chǎn)之時(shí)都沒(méi)有負(fù)荷接入。在無(wú)負(fù)荷接入的情況下，如何檢測(cè)新線(xiàn)路及主變的保護(hù)極性是亟需解決的問(wèn)題。

本文就以某220kV變電站的投產(chǎn)為例，介紹在無(wú)負(fù)荷情況下利用線(xiàn)路電容電流代替負(fù)荷電流，檢測(cè)線(xiàn)路保護(hù)用電流互感器的極性的測(cè)試的方法。

1 線(xiàn)路電容電流

在架空電力線(xiàn)路中，導(dǎo)線(xiàn)之間及導(dǎo)線(xiàn)和大地之間以空氣為介質(zhì)形成一個(gè)電容，由此電容形成的電流，叫架空電力線(xiàn)路電容電流。由線(xiàn)路的對(duì)地電容電流所產(chǎn)生的無(wú)功功率稱(chēng)為線(xiàn)路的充電功率。每百公里線(xiàn)路的充電功率參考值如下：110kV-0.850（Mvar），220kV-15.7（Mvar），500kV-100（Mvar）。

2 檢測(cè)方法

本次新投產(chǎn)2回同塔架設(shè)的220kV線(xiàn)路，導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)為2×LJG-400，單回線(xiàn)路長(zhǎng)度12.61km。經(jīng)估算，220kV七松Ⅰ、Ⅱ回二次電流在25mA左右，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電流極性測(cè)試的要求。

2.1 檢測(cè)期間運(yùn)行方式安排

合上 2651、231、212、232 斷路器，檢測(cè)220kV七松Ⅰ回兩側(cè)2651、231斷路器相關(guān)保護(hù)方向及電流極性（由于線(xiàn)路很短，212斷路器合環(huán)以增加線(xiàn)路長(zhǎng)度）。

2.2 測(cè)試內(nèi)容

2.2.1 電流的幅值和相位。用鉗形相位表在保護(hù)屏端子排依次測(cè)出A、B、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，并記錄。

2.2.2 線(xiàn)路潮流。電話(huà)與當(dāng)值調(diào)度聯(lián)系，記錄線(xiàn)路電流大小，有功、無(wú)功功率大小和潮流方向。

2.2.3 電壓的幅值和相位。用萬(wàn)用表在保護(hù)屏端子排依次測(cè)出A、B、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。

七松Ⅰ回PSL-631A型線(xiàn)路保護(hù)裝置投產(chǎn)檢驗(yàn)報(bào)告：A相電壓為基準(zhǔn)UA=60.2V，220kV七松Ⅰ回主一保護(hù)的測(cè)量結(jié)果為：IA=20.9mA，φA=88°；IB=18.9mA，φB=214°；IC=19.3mA，φC=320°；IN=2mA。

負(fù)荷情況：空線(xiàn)路電容電流，潮流由七松Ⅰ回流進(jìn)，七松Ⅱ回流出。

七松Ⅱ回PSL-631A型線(xiàn)路保護(hù)裝置投產(chǎn)檢驗(yàn)報(bào)告：A相電壓為基準(zhǔn)UA=60.2V，220kV七松Ⅱ回主一保護(hù)的測(cè)量結(jié)果為：IA=18.0mA，φA=269°；IB=16.3mA，φB=35°；IC=16.9mA，φC=140°；IN=1.8mA。

負(fù)荷情況：空線(xiàn)路電容電流，潮流由七松Ⅰ回流進(jìn)，七松Ⅱ回流出。

從電流相量測(cè)量結(jié)果分析可以得出：同一組電流互感器三相電流IA、IB、Ic之間的關(guān)系；差動(dòng)保護(hù)中不同組別電流互感器的電流之間的關(guān)系；阻抗或方向元件的電流和電壓之間的相位關(guān)系。同時(shí)也可判別電流互感器變比是否正確。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 電流相序:由根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)所畫(huà)六角圖可知，電流是正序:a相超前b相，b相超前c相，c相超前a相。電流相序正確。

3.2 電流的對(duì)稱(chēng)性：由根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)所畫(huà)六角圖可知，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°。電流滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)性要求。

3.3 看電流幅值，核實(shí)ct變比

用線(xiàn)路一次電流除以二次電流，得到實(shí)際ct變比，該變比應(yīng)和整定變比基本一致。變比錯(cuò)誤在更換ct時(shí)最容易出現(xiàn)。經(jīng)計(jì)算CT變比為2000/5與CT銘牌上的變比一致。

3.4 保護(hù)方向

保護(hù)方向引入電壓作參考量，用以判別故障點(diǎn)的正反向，根據(jù)潮流方向來(lái)判斷保護(hù)方向的正確與否。

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(hù)的零序電流電壓來(lái)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(lái)保證）。

根據(jù)線(xiàn)路潮流中的有無(wú)功值計(jì)算一次電壓電流夾角，對(duì)比實(shí)測(cè)的電流電壓夾角，判斷方向指向的正確性。如:母線(xiàn)向線(xiàn)路送出有功90mw、無(wú)功90mvar，則該線(xiàn)路一次電壓電流夾角 φ=arctag（90/90）=45°;線(xiàn)路向母線(xiàn)送出有功90mw、無(wú)功90mvar，則該線(xiàn)路一次電壓電流夾角 φ=-arctag（90/90）=-45°。由于線(xiàn)路保護(hù)都是保護(hù)輸電線(xiàn)路一側(cè)的，所以，計(jì)算出的一次電壓電流夾角和實(shí)測(cè)夾角只能相等。七松I回，由于測(cè)試結(jié)果中有功接近于0.11kW，無(wú)功為2.18kW所以帶入公式φ=arctag（0.11/2.18）≈90°，接近于 x向?qū)?cè)輸送純無(wú)功（容性）。與實(shí)際的潮流方向一致，故可以判斷保護(hù)方向正確。七松II回，由于測(cè)試結(jié)果中有功接近于-0.12，無(wú)功為-2.17kW所以帶入公式φ=arctag（-0.12/-2.17）=270°，接近于從對(duì)側(cè)接受純無(wú)功（容性）。與實(shí)際的潮流方向一致，故可以判斷保護(hù)方向正確。

從以上分析可以得出，無(wú)負(fù)荷情況下利用線(xiàn)路電容電流代替負(fù)荷電流，檢測(cè)線(xiàn)路保護(hù)用電流互感器的極性的測(cè)試的方法正確可靠，可以用在新投變電站或新投線(xiàn)路時(shí)電流互感器極性的測(cè)試。

優(yōu)點(diǎn)：

3.4.1 線(xiàn)路帶電后即可立即檢測(cè)斷路器的CT極性，不必等下級(jí)變電站投產(chǎn)，縮短了線(xiàn)路無(wú)保護(hù)運(yùn)行的時(shí)間，避免了因未及時(shí)測(cè)CT極性可能導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

3.4.2 由于及時(shí)的進(jìn)行了斷路器的CT二次回路六角圖的測(cè)試，縮短了上級(jí)變電站母差退出運(yùn)行的時(shí)間，可以保證上級(jí)變電站安全投運(yùn)。

3.4.3 “無(wú)功法”是一種值得推廣的測(cè)試相量的方法。該方法利用電容電流作測(cè)試，原理簡(jiǎn)單，容易測(cè)量。

3.4.4 安全可靠。由于新投變電站未帶出線(xiàn)負(fù)荷，因此不會(huì)影響負(fù)荷的輸送，對(duì)保護(hù)也無(wú)特別要求，因而較安全可靠，不像以往在測(cè)相量時(shí)，還需考慮萬(wàn)一發(fā)生事故該如何處理等。

3.4.5 只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的低壓側(cè)電容器投切操作，操作簡(jiǎn)單方便，而用以往的方法測(cè)電流相量，為了調(diào)負(fù)荷，通常都有復(fù)雜的操作。

但這種方法也有局限性：如果電容電流很小達(dá)不到精度要求還是不準(zhǔn)確的。但現(xiàn)在電網(wǎng)的絕大多數(shù)變電站都是帶電容器，因此應(yīng)用還是較為廣泛的。

[1]韋健,劉鵬.大型發(fā)電機(jī)組電壓調(diào)差率測(cè)量方法探討[J].廣西電力，2009-06-30.