穆国东

摘 要：结合实际，针对零序功率方向继电器接线正确性的判定和校验方法进行了论述。

关键词：继电器接线；判定；校验

零序功率方向继电器工作量为零序电压和零序电流，它只反映于零序功率的方向而动作。由于零序电流、零序电压回路接线正确性判断具有一定难度，错误接线造成非正确动作时有发生。本文结合多年实际工作，理论联系实际加以论述零序功率方向继电器接线的正确性判定和校验。

1 单相系统的方向继电器

单相系统两侧电源下的接地短路，保护安装处的电流、电压分别为U，I。假设线路阻抗角为70°左右，所以方向继电器的最大灵敏角应选为70°。方向继电器的电流、电压分别为Uj、Ij，令Zj=Uj/Ij，一般Zj的角度可能要小于70°。而方向继电器在R，X阻抗复平面上的动作区，是以70°方向为最大灵敏角的上半平面。从极坐标的角度说，它的动作区是从-20°开始，沿逆时针方向至160°为止。从方向阻抗继电器的角度说，它相当于以70°方向的无穷长轴作直径，圆的直径的一端在原点，另一端在无穷远处，因而这个圆内动作区，就是前述的从-20°开始，沿逆时针方向，直到160°为止的动作区。

2 三相系统的零序功率方向继电器

若三相分别采用方向继电器，它们加到三只方向继电器上的电压电流分别是：UA，IA，UB，IB，UC，IC。如果在左边电源侧也装三只方向继电器，它们端子上的电压电流分别是：EA，IA，EB，IB，EC，IC。如果在线路正方向发生KA接地短路，则如下两个方向继电器的感受阻抗分别为：

现假定在线路出口处发生KA接地短路，UA=0，此时依公式（1），（2），（5）有：Zj1=UA/IA=0，Zj2=EA/IA=Zs，Zj=EA/IA-UA/IA=Zs。由此可见，装在线路出口处的分相的方向继电器处于死区，而装在左侧电源处的分相的方向继电器依然能正确判别方向动作。而零序功率方向继电器的感受阻抗Zj=Zs=Zj2，它和装在左边电源侧的方向继电器感受阻抗Zj2完全一样，也能正确动作。至此读者已很明白：零序功率方向继电器，不但节省器件，而且没有出口短路的死区问题。

由此，我们还可以判定在正向出口发生KB或KC接地短路时，零序功率方向继电器的感受阻抗始终是Zj=Zs，而相应的装在左侧电源处的分相方向继电器的感受阻抗也都是Zj=Zs，可见用一只零序功率方向继电器就能全部反映分别的三种单相接地短路故障。

3 带负荷测量零序功率方向继电器

零序功率方向继电器带负荷试验的要点，就是模拟出口A相接地短路，在正常三相负荷对称、电压正常时，UA+UB+UC=0。模拟A相出口接地短路，就是令UA=0，也就是设法将开口三角输出电压中的UA甩掉。具体方法是将方向继电器的U*端从L630搬到SA601，同时又要设法只让IA的电流经过方向继电器的I*，I-。具体做法是将IB，IC两相电流完全从零序功率方向继电器的电流圈外傍路。这时流过零序功率方向继电器的电压为Uj=-3U0=-（UB+UC）=UA，电流为Ij=3I0=IA。继电器的感受阻抗为Zj=UA/IA，也就是负荷阻抗。试验时为了可靠，试验电压只有UA一种，但可分别通入IA或IB或IC，分别得到感受阻抗，记为ZAA=UA/IA，ZAB=UA/IB，ZAC=UA/IC。图4中，我们在R，X平面上把方向继电器的动作区和线路送受功率的四象限法画在一起，同时也将上述的测量感受阻抗ZAA，ZAB，ZAC都画在上面，然后根据方向继电器动作的情况来判别，是否和感受阻抗在动作区相应的位置状况一致。注意在R，X阻抗复平面上，ZAA-ZAB-ZAC阻抗向量是逆时针方向的。这是因为电流IA，IB，IC在分母上的缘故，若对电流只通IA，而对Uj分别加以UA或UB或UC时，这时方向继电器感受阻抗分别记为：ZAA=UA/IA，ZBA=UB/IA，ZCA=UC/IA。而在R，X阻抗复平面上，ZAA-ZBA-ZCA阻抗向量是顺时针的，这是因为UA，UB，UC在分子上的缘故。之所以对方向继电器要引出感受阻抗的概念，是基于如下原因：在线路功率送受四象限图上，Ij向量的方向选R轴的正方向，而零序功率方向继电器带负荷测量时，Ij是轮流引入IA，IB，IC，而电压UA不变，因而在同一张功率送受四象限图上，就很难来绘制上述三种情况的向量图。引用感受阻抗的概念，使我们绕过这一难点，感受阻抗的角度是从实轴算起，它描述的是Uj领先Ij的角度，又符合R，X阻抗复平面上的概念，因而把ZAA，ZAB，ZAC三个复阻抗同时在一个平面上表达就没有问题。

4 利用负荷电流和工作电压检验零序功率方向继电器接线正确性之前，要对电压互感器开口三角引出线L、N查对正确

在正常情况下，电压互感器开口三角两端L、N无法用试验方法区分。因此在利用负荷电流及工作电压检验前，必须对开口三角引出线的L、N查对正确，否则不能正确判断所做的相位关系符合零序功率方向继电器的接线要求。

5 最根本的方法是查清电压互感器和电流互感器的极性，以及所有由互感器端子到继电保护屏的连线和屏上的零序方向继电器的极性及接线，作出综合判断。