[科普中国]-功率方向保护

简介

随着电力综合自动化技术在电力生产中的大量应用，使电力设备的运行管理水平发生了质的飞跃。电力变压器是电力系统内一类重要的变配电设备，在国民经济建设中起着重要的作用。传统的继电保护和现代微机保护都将差动保护作为电力变压器绕组和引出线相间短路的主保护。实际上现代微机保护几乎都是沿袭传统继电保护的理论，用程序来替代常规的保护元器件。由于二者都是采用同一种保护方式，虽然微机保护的性能较常规保护优越许多，也不能摆脱因采用同一种保护模式带来的遗留问题。

功率方向继电器的接入必须十分注意电流、电压接线端子的极性，以免造成系统继电保护的大面积误动或拒动。并非所有多侧电源的保护都要装功率方向继电器。母线两侧的两相邻保护，其时限大者不必装设方向元件。若反向短路电流大于起动元件的动作值，也不需装设方向元件1。

不平衡电流理论和事实上引起差动保护误动作的主要原因是不平衡电流。不平衡电流可以分为稳态不平衡电流和暂态不平衡电流。

引起稳态不平衡电流的原因有：

(1)变压器各侧的电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流，它必须满足电流互感器的10%误差曲线的要求。

(2)实际电流互感器的变比和计算变比不同而引起的不平衡电流。

(3)由改变变压器分接头引起的不平衡电流。

产生暂态不平衡电流的主要原因有：

(1)短路电流的非同期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和误差增大，引起不平衡电流。

(2)变压器空载合闸产生的励磁涌流，引起不平衡电流。

已有的差功保护靠提高其整定值来躲过空载合闸时的励磁涌流以及变压器各侧电流互感器饱和特性和励磁电流不同产生的不平衡电流。采用谐波制动来防止变压器励磁涌流引起差动保护误动作。对变压器各侧电流互感器特性不同采取的措施，即必须采用D级电流互感器，由于无法保证各台电流互感器的特性相同，所以因电流互感器的特性不同产生的不平衡电流只有通过提高整定值来躲过。

较差动保护的优越性综上所述，功率方向保护作为主变内部相间短路的主保护，较差动保护有如下优越性:

(1)功率方向保护不对用于保护的电流互感器的型号、饱和特性、励磁电流作严格一致的要求，这对电流互感器生产厂家就降低了要求。

(2)不会因电流互感器变比和计算变比不同产生的不平衡电流而引起保护误动，而且也没有繁琐的整定值计算，减轻了继电保护工作者的工作量，也不会出现因整定计算产生的误差引起保护误动。

(3)因为电流数值的大小不再作为保护的直接判据，所以任何引起不平衡电流的因素都不会对功率方向保护产生任何影响。

(4)功率方向保护已经是一种成熟的保护模式，将其移植作为电力变压器主保护的可能性和可行性是存在的2。

对方向元件的动作情况进行分析要准确掌握方向元件在电力系统中的正常运行、两相短路、三相短路时的动作情况，需要明确以下几点：

(1) 确定方向元件反映的是哪一相电流和哪一相电压线相间电压的相位关系，即方向元件的接线方式。该接线方式在微机保护中由其软、硬件决定，一般不能进行改变。

(2) 实验测定方向元件的动作区和最大灵敏角。

(3) 由负载的线路阻抗角分析当发生相间或三相短路时加入方向元件的电流;电压的相位关系是否接近或等于最大灵敏角3。