请教矢量六角图的绘制和分析方法

chrisran

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zhawyj

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万引文

以同一电气设备的某一个电量（UA、UB、UC、IA、IB、IC）为基准，用相位表分别测量该基准电量超前于其他电量的相位角，根据测得的角度，在同一向量图中标示各电量，就可以表达出6个电量的相位关系，用相位关系图可以分析设备是否正常。

木棉树

保护装置电流回路六角图测定的简易方法

摘要：保护装置是确保电力系统安全可靠运行的重要装置，结线的正确性和可靠性至关重要，每年的电气预防性试验都要对保护装置电流回路进行检验测定，确保正确无误。根据工作实践，在分析和总结的保护装置电流回路六角图常驻规测定方法的基础上，找到了一种简易的测定方法能达到事半功倍的效果。
' W  @- Q4 ^4 o4 \3 A4 ]; \关健词：保护装置 电流回路 六角图 测定 方法
4 ~' G8 j) V9 p9 L( L( {3 C' f一、概述
. g* n0 s3 V) c9 c8 c' y为确保电力系统安全可靠连续运行，《电力技术规程》规定变电站各电气设备每年必须按照《电气实验规程》的要求进行预防性检修试验，以确保电气设备、保护装置与自动装置的完好和动作灵活可靠性。保护装置是电力系统中重要的安全装置之一，为电力系统安全运行提供重要保证，其结线的正确性和可靠性至关重要，一旦有误，将造成无法估量的后果，因此，每年的电气预防性检修试验都要对保护装置的交流回路结线进行检验，并且是一项十分重要的工作。交流回路结线包括电压回路和电流回路，检验它们的结线正确性和可靠性的方法，通常采用负荷电流和工作电压进行检验。由于电压回路结线比较简单，电流回路结线比较复杂，因此本文只对电流回路结线的检验进行分析。通过几年的工作实践，发现常规的保护装置电流回路结线正确性和可靠性检验方法，实验接线复杂，操作不简便，处理实验数据和绘制六角图（相量图）极为不便，通过认真分析和总结，找到了一种简易的判断保护装置电流回路相序、相别及相位的检验方法，即六角图的测定方法，能达到事半功倍的效果，因此，把它总结出来，与大家共勉。
二、常规的保护装置电流回路六角图的测定方法
1、实验数据的获取
常规的保护装置电流回路相序、相别及相位的检验，即六角图的测定方法是采用负荷电流和工作电压检验，是利用已知相序和相别之电压互感器二次电压进行检验，试验结线如图一所示。
试验时将被测三相电流依次分别接入单相瓦特表电流线圈，电流互感器末端应接至瓦特表极性端对应每一相电流，分别将三个相电压UAO、UBO、UCO或三个相间电压UAB、UBC、UCA依次接至瓦特表电压线圈，三次测量应分别将A、B、C接至瓦特表极性端。因瓦特表的指示正比于P=UICOSφ，也就是说瓦特表指示的读数，分别可视为被测量电流向量在电压向量轴上的投影，其投影与电压向量正方向同方向时，瓦特表的读数为正，反之读数为负，故电流在三个对称电压向量上的投影的代数和等于零，从而以此来判定保护装置电流回路结线的正确性。
1 Q; o# j  Y( @( M' K4 f$ g2、六角图的绘制
为更直观地检验和观察保护装置电流回路相序、相别及相位的关系，可以绘制六角图（即相星图），从六角图上可以一目了然的看出UAO、UBO、UCO或UAB、UBC、UCA与Ia、Ib、Ic之间的关系。从而判断电流回路结线的正确性。六角图的绘制方法如下：以测量A相电流为例。将瓦特表分别接UAB、UBC、UCA三个电压时，得到三个读数，其中有正有负，在三个对称电压向量轴上自原点起按同一比例划出三个读数的位置，通过此点作该向量的垂线，三根垂线交于一点，这一点与原点的连线，即为A相电流向量，同样的方法，可作出B相和C相电流向量，这种三相电流相量与三个对称电压之间的相位关系，即称为六角图。六角图作出后，可根据当时功率的送受情况核对保护装置结线正确与否，这种方法对检验方向保护，特别是差动保护结线是行之有效的。
表一是检验某变压器差动保护结线的实验数据
图二为根据实验数据绘制的六角图。
, P5 l* ?/ r7 ^: M# B实测中由于读数误差和实验过程中电流、电压的变化，三垂线不易交于一点，有一定的偏差，但误差不是太大，绘制时可采用两垂线的交点与原点的连线作为电流向量。
. R4 G9 c3 o( m% D- X% z0 n' W表一 六角图测定实验数据
P I
4 U& I. T! K& `$ X8 \" o/ }U        35KV侧        6KV侧
        IA        IB        IC        Ia        Ib        Ic
" d3 @9 L8 k! h* {' Q  wUAB        +28        -25        -2        -18        +30        -12
5 b0 G9 p  g4 g/ a. RUBC        -4        +26        -21        -11        -18        +30
UCA        -24        -1        +23        +30        -12        -18
2 u2 d  C, f6 aUAB


UCA UBC
. n5 C  N/ d" i$ {7 m图二 六角图
三、保护装置六角图测定的简易方法
1、对常规保护装置六角图测定方法的分析
: ~6 }$ ~& c6 _: X  R从保护装置电流回路六角图测定的常规方法，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和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划出三个读数的位置，即在三个对称电压UAB、UBC、UCA轴上等分轴，操作相当困难。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35KV侧的电流和6KV侧的电流向量，它们的相位角是否为180度角，从六角图中可以看出，35KV电流向量IA、IB、IC与6KV侧电流向量IA、IB、IC相位角为180度，则保护装置的结线无疑是正确的、可靠的。对差动保护而言，35KV侧和6KV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35KV侧和6KV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。
2、保护装置六角图测定的简易方法—相位表法
0 T+ p' p. ]! d# ?4 x; ]通过对六角图的分析，我们知道，叛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35KV侧和6KV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，只需一块相位表直接测定35KV侧电流与6KV侧同一相电流对三个相间电压UAB、UBC、UCA的相位角，根据相位角划出它们的向量图，就可叛别35KV侧的电流与6KV侧的电流向量之间的相位角是否为180度，从而判定保护装置结线的正确性。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，最多不超过5度，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。
表二为用相位表测量某变压器差动保护六角图的测量数据。图三为用相位表法测定某变压器差动保护六角图。从图中可以直观看出它们的相位角关系，一目了然，简单易行，与常规测定方法测得的六角图基本一致。但有一点值得注意，必须确保相位表的准确可靠和正确操作。
表二 用相位表测得的数据
: v" x7 e* s) e/ P" aф I
1 k0 V6 A3 V( |! M+ N" ^U        35KV侧        6KV侧
        IA        IB        IC        Ia        Ib        Ic
. U- \: R( P0 n* T4 _" _UAB        200°        320°        80°        20°        140°        256°
0 y3 a/ i6 Y; Z1 `UBC        80°        200°        318°        258°        20°        140°
UCA        320°        80°        200°        140°        258°        18°
/ L' g2 n7 g" M# l图二为轴中数据绘制的六角图
IB UAB Ia
IC
UCA
2 n+ C8 C1 Y  L; ]9 }" E: o9 dIc UBC
IA IB
图三 用相位表测定的六角图
四、结论
; H* Q) U: c; d* p通过保护装置电流回路六角图测定的两种方法的分析比较，不难看出，简易方法即相位表法比常规方法即瓦特表法更直观、更简便，绘制六角图时也更方便，易于接受，它是利用常规方法即瓦特表法最终要达到的目的为依据来解决问题的，起到了事半功倍的效果。当只需要判断保护装置电流回路相序、相别及相位是否正确而无需了解其电流大小时，采用相位表法无疑是一种简单易行的方法。