选相元件的工作原理分析

1.对选相元件的要求

选相元件只是担负选相任务，对选相元件的要求如下：

(1)在保护区内部发生任何形式的短路故障时，均能判断出故障相别，或判断出是单相故障还是多相故障。

(2)单相故障时，非故障相选相元件可靠不动作。

(3)在正常运行时，不应该进行选相，即选相元件不动作。

(4)动作速度要快于测量元件。

2.相电流差突变量选相元件

由此可见，与故障相无关的两相电流差为零。

两相短路时，如BC两相短路，有

可见，有三个相电流差，与故障相直接相关的元件电流最大。两相接地故障情况与两相相间故障情况相同。三相故障时，三个元件电流相同。

各种故障时选相元件的动作情况如表5-1所示。

相电流差突变量选相方法是当且仅当两个电流元件动作时，选与两个电流元件直接相关的相为故障相，例如，ΔIAB、ΔICA动作选A相，当三个元件都动作时，选为多相故障。

这种选相元件的优点是简单、灵敏、准确、快速，是快速主保护较理想的选相元件。选相与保护在原理上自动适应。

表5-1　相电流差选相元件的动作情况

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图5-6　序电流选相

(a)选相分区；(b)单相接地故障相量关系；(c)两相接地故障相量关系

图5-7　A 区选相流程图

B区、C区的选相流程如图5-8所示。

(2)序电流选相元件特点。序电流选相元件具有选相明确、选相灵敏度高、允许接地故障时过渡电阻较高、选相不受振荡和非全相运行的影响。但在两相相间短路与三相短路时由于无零序，因此无法选出故障相。即使如此，序电流选相元件取得了较为广泛的应用。

4.其他选相元件

除了上述选相元件外，还有电压、电流选相、阻抗选相等选相元件。

电网故障时，故障相的电流最大，因此最简单的选相元件就是电流选相元件。它的起动电流应按避开线路可能出现的最大的负荷电流整定。如果系统运行方式变化很大或者单相经过高阻接地时，电流选相元件灵敏度可能不足。最严重的情况发生在受电侧，那里故障电流可能小于负荷电流。因此，电流选相元件只能作为辅助的选相元件。

图5-8　B区、C区选相流程图

(a)B区选相流程；(b)C区选相流程

利用故障时故障相电压的降低可以构成电压选相元件，其动作值应按避开系统正常运行时出现的最低电压整定，例如，整定为额定电压的75%。大电源送电侧，如果长线末端故障，电压选相元件灵敏度可能不足。如同电流选相元件一样，电压选相元件也只能作为辅助选相元件。

在微机保护时代之前，通常将阻抗继电器(采用零序补偿接线，偏移圆特性)作为选相元件。阻抗选相元件由于受过渡电阻与振荡的影响，因此限制了其应用。在微机保护中，阻抗选相元件通常也作为辅助选相元件。