1、淺談變壓器差動保護帶負荷測試【摘要】 針對變壓器差動保護在設計、安裝、整定過程中可能出現的各種問題,結合變壓器差動保護原理,提出了帶負荷測試的內容及分析、判斷方法。 【關鍵詞】 帶負荷測試;測試內容;測試數據分析 1引言 差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時,一直用于變壓器做主保護, 其運行情況直接關系到變壓器的安危。怎樣才知道差動保護的運行情況呢?怎樣才知道差動保護的整定、接線正確呢?唯有用負荷電流檢驗。但檢驗時要測哪些量?測得的數據又怎樣分析、判斷呢?下面就針對這些問題做些討論。 2變壓器差動保護的簡要原理 差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的,當變壓器正常工作或區

2、外故障時,將其看作理想變壓器,則流入變壓器的電流和流出電流(折算后的電流)相等,差動繼電器不動作。當變壓器內部故障時,兩側(或三側)向故障點提供短路電流,差動保護感受到的二次電流和的正比于故障點電流,差動繼電器動作。 3變壓器差動保護帶負荷測試的重要性 變壓器差動保護原理簡單,但實現方式復雜,加上各種差動保護在實現方式細節上的各不相同,更增加了其在具體使用中的復雜性,使人為出錯機率增大,正確動作率降低。比如許繼公司的微機變壓器差動保護計算Y-接線變壓器Y型側額定二次電流時不乘以 ,而南瑞公司的保護要乘以 。這些細小的差別,設計、安裝、整定人員很容易疏忽、混淆,從而造成保護誤動、拒動。為了防范于

3、未然,就必需在變壓器差動保護投運時進行帶負荷測試。 4變壓器差動保護帶負荷測試內容 要排除設計、安裝、整定過程中的疏漏(如線接錯、極性弄反、平衡系數算錯等等),就要收集充足、完備的測試數據。 1.差流(或差壓)。變壓器差動保護是靠各側CT二次電流和差流工作的,所以,差流(或差壓)是差動保護帶負荷測試的重要內容。電流平衡補償的差動繼電器(如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差動繼電器),用鉗形相位表或通過微機保護液晶顯示屏依次測出A相、B相、C相差流,并記錄;磁平衡補償的差動繼電器(如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差動繼電器),用0.5級交流電壓表依次測出A相、B相、C相差壓,并

4、記錄。 2.各側電流的幅值和相位。只憑借差流判斷差動保護正確性是不充分的,因為一些接線或變比的小錯誤,往往不會產生明顯的差流,且差流隨負荷電流變化,負荷小,差流跟著變小,所以,除測試差流外,還要用鉗形相位表在保護屏端子排依次測出變壓器各側A相、B相、C相電流的幅值和相位(相位以一相PT二次電壓做參考),并記錄。此處不推薦通過微機保護液晶顯示屏測量電流幅值和相位。 3.變壓器潮流。通過控制屏上的電流、有功、無功功率表,或者監控顯示器上的電流、有功、無功功率數據,或者調度端的電流、有功、無功功率遙測數據,記錄變壓器各側電流大小,有功、無功功率大小和流向,為CT變比、極性分析奠定基礎。 負荷電流要多

5、大呢?當然越大越好,負荷電流越大,各種錯誤在差流中的體現就越明顯,就越容易判斷。然而,實際運行的變壓器,負荷電流受網絡限制,不會很大,但至少應滿足所用測試儀器精度要求,以及差流和負荷電流的可比性。若二次負荷電流只有0.2A而差流有65mA時,判斷差動保護的正確性就相當困難。 5變壓器差動保護帶負荷測試數據分析 數據收集完后,便是對數據的分析、判斷。數據分析是帶負荷測試最關鍵的一步,如果馬虎,或對變壓器差動保護原理和實現方式把握不夠,就會讓一個個錯誤溜走,得出錯誤的結論。那么對于測得的數據我們應從哪些方面著手呢? 5.1看電流相序 正確接線下,各側電流都是正序:A相超前B相,B相超前C相,C相超

6、前A相。若與此不符,則有可能: a.在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應,比如端子箱內定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上,這種情況在一次設備倒換相別時最容易發生。 b.從端子箱到保護屏的電纜芯接反,比如一根電纜芯在端子箱接A相電流回路,在保護屏上卻接B相電流輸入端子,這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。 5.2看電流的對稱性 每側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。若一相幅值偏差大于10%,則有可能: a.變壓器負荷三相不對稱,一相電流偏大或一相電流偏小。 b.變壓器負荷三相對稱,但波動較大

7、,造成測量一相電流幅值時負荷大,而測另一相時負荷小。 c.某一相CT變比接錯,比如該相CT二次繞組抽頭接錯。 d.某一相電流存在寄生回路,比如某一根電纜芯在剝電纜皮時絕緣損傷,對電纜屏蔽層形成漏電流,造成流入保護屏的電流減小。 若某兩相相位偏差大于10%,則有可能: a.變壓器負荷功率因數波動較大,造成測量一相電流相位時功率因數大,而測另一相時功率因數小。 b.某一相電流存在寄生回路,造成該相電流相位偏移。 5.3看各側電流幅值,核實CT變比 用變壓器各側一次電流除以二次電流,得到實際CT變比,該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大于10%,則有可能: a.CT的一次線未按整定變比進行串聯或并

8、聯。 b.CT的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。 5.4看兩(或三)側同名相電流相位,檢查差動保護電流回路極性組合的正確性 這里要將兩種接線分別對待,一種是將變壓器Y型側CT二次繞組接成,另一種是變壓器各側CT二次繞組都接成Y型。對于前一種接線,其兩側二次電流相位應相差180(三圈變壓器,可分別運行兩側,來檢查差動保護電流回路極性組合的正確性),而對于后一種接線,其兩側二次電流相位相差角度與變壓器接線方式有關。比如一臺變壓器為Y-Y-11接線,當其高、低壓側運行時,其高壓側二次電流應超前低壓側(116)30,而當其高、中壓側運行時,其高壓側二次電流和中壓側電流仍相差180。若兩側同名相電流

9、相位差不滿足上述要求(偏差大于10),則有可能: a.將CT二次繞組組合成時,極性弄錯或相別弄錯,比如Y-Y-11變壓器在組合Y型側CT二次繞組時,組合后的A相電流應在A相CT極性端和B相CT非極性端(或A相CT非極性端和B相CT極性端)的連接點上引出,而不能在A相CT極性端和C相CT非極性端(或A相CT非極性端和C相CT極性端)的連接點上引出。 b.一側CT二次繞組極性接反。在安裝CT時,由于某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時,二次極性要做相應顛倒,如果二次極性未顛倒,就會發生這種情況。 5.5看差流(或差壓)大小,檢查整定值的正確性 對勵磁電流和改變分接頭引起的差流,變壓器差動保護一般不進

10、行補償,而采用帶動作門檻和制動特性來克服,所以,測得的差流(或差壓)不會等于零。那用什么標準來衡量差流(或差壓)合格呢? 對于差流,我們不妨用變壓器勵磁電流產生的差流值為標準。比如一臺變壓器的勵磁電流(空載電流)為1.2%, 基本側額定二次電流為5A,則由勵磁電流產生的差流等于1.2%5=0.06A,0.06A便是我們衡量差流合格的標準。對于差壓,我們引用新編保護繼電器校驗中的規定:差壓不能大于150mv。如果變壓器差流不大于勵磁電流產生的差流值(或者差壓不大于150mv),則該臺變壓器整定值正確;否則,有可能是: a.變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致。對此,我們有以下證實方法:根據

11、實際分接頭位置對應的額定電壓或運行變壓器各側母線電壓,重新計算變壓器各側額定二次電流,再由額定二次電流計算各側平衡系數或平衡線圈匝數,再將計算出的各側平衡系數或平衡線圈匝數擺放在差動保護上,再次測量差流(或差壓),如果差流(或差壓)滿足要求,則說明差流(或差壓)偏大是由變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致引起,變壓器整定值仍正確,如果差流(或差壓)不滿足要求,則整定值還存在其它問題。 b.變壓器Y型側額定二次電流算錯。由于微機變壓器差動保護在“計算Y型側額定二次電流乘不乘 ”問題上沒有統一,所以,整定人員容易將Y型側額定二次電流算錯,從而,造成平衡系數整定錯。 c.平衡系數算錯。計算平衡系數時,通常是先將基本側平衡系數整定為1,再用基本側額定二次電流除以另側電流得到另側平衡系數,如果誤用另側額定二次電流除以基本側電流,平衡系數就會算錯。 6結束語