利用主變環(huán)流進(jìn)行相量分析

張紅艷，張洪軍，李廣賢

(1.河北省電力公司職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)中心，河北 石家莊 050010；2.滄州供電公司，河北 滄州 061000)

1 變電站運(yùn)行狀態(tài)簡(jiǎn)述

2013年5月27日，某220 kV 變電站(B站)投運(yùn)，站內(nèi)新投兩臺(tái)變壓器的型號(hào)為SFSZ9-240000/220，其三側(cè)額定電壓為230±8×1.25%/121/10.5 kV，B站由 A站的257，258雙回220 kV 線路供電(如圖1)。

圖1 主變環(huán)流在 A，B兩站間的走向

由于B站為新投運(yùn)變電站，低壓側(cè)基本上沒(méi)有多少負(fù)荷，不能滿足保護(hù)裝置檢查相量的最低精度要求，因此利用變壓器產(chǎn)生的環(huán)流進(jìn)行保護(hù)裝置相量檢查，即通過(guò)調(diào)整并列運(yùn)行的兩臺(tái)變壓器調(diào)壓分接頭，使其產(chǎn)生環(huán)流，利用回路中的環(huán)流檢查保護(hù)裝置相量，此方法也簡(jiǎn)稱(chēng)“環(huán)流法”。

2 主變壓器環(huán)流的形成

2.1 電壓差的形成

空載的兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，在低壓側(cè)合環(huán)，分別調(diào)整兩臺(tái)變壓器電壓分接頭，使兩臺(tái)變壓器的變比發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電壓差，并在兩臺(tái)變壓器中形成無(wú)功環(huán)流(純感性電流)。根據(jù)變壓器額定電壓為230±8×1.25%/121/10.5 kV，3# 主變分接頭在10的位置時(shí)，電壓比K1為230×(1+8×0.0125)/121；2# 主變分接頭在1的位置時(shí)，電壓比K2為230×(1-0.0125)/121；由公式(1)計(jì)算得出[1]，兩臺(tái)變壓器分接頭不同所形成的電壓差約為12.4 kV。

式中，ΔE 為兩臺(tái)主變間的電壓差，U1為主變額定電壓，K1為3# 主變電壓比，K2為2# 主變電壓比。

2.2 環(huán)流的計(jì)算

已知257，258雙回進(jìn)線的線路阻抗和兩臺(tái)變壓器的高中側(cè)阻抗值，如圖2所示[1]，回路總阻抗為線路及變壓器的阻抗之和(j67.56Ω)。那么根據(jù)兩臺(tái)變壓器分接頭不同所形成的電壓差(12.4 kV)，在回路中的環(huán)路電流就很容易由公式(2)得出[1]，環(huán)路電流約為184 A。

圖2 線路及主變的等效阻抗

式中，IHL為回路環(huán)流，ZK1，ZK2為兩臺(tái)主變阻抗，ZL1，ZL2為兩回進(jìn)線線路阻抗。

3 A站保護(hù)相量分析

3.1 線路保護(hù)相量分析

A站雙回線路都配置了國(guó)電南京自動(dòng)化有限公司的PSL603U型[2]和深圳南瑞科技有限公司的繼電保護(hù)PCS-931G型線路保護(hù)裝置，現(xiàn)以國(guó)電南京自動(dòng)化有限公司的PSL603U型為例進(jìn)行線路保護(hù)的相量分析。如圖3所示，線路保護(hù)用電流互感器變比為2500/1，一次電流184A反應(yīng)到二次電流為 0.074 A，線路保護(hù)裝置實(shí)測(cè)電流為0.075 A；由于所帶負(fù)荷為空載變壓器，電流近似為純感性，所以電流Ia 應(yīng)超前電壓Ua 近似為90°，線路保護(hù)裝置實(shí)測(cè)角度為負(fù)荷電流Ia 應(yīng)超前母線電壓Ua 為93°，線路保護(hù)相量檢查實(shí)際值與反應(yīng)值誤差在允許范圍內(nèi)。

圖3 257線路PSL603U保護(hù)相量

3.2 母線保護(hù)相量分析

A站220 kV 母線配置了深圳南瑞的BP-2B型[3]和南瑞繼保的 RCS-915型母線保護(hù)裝置，現(xiàn)以深圳南瑞的BP-2B型母線保護(hù)裝置為例進(jìn)行母線保護(hù)的相量分析。如圖四所示，母線保護(hù)用電流互感器變比為2500/1，一次電流184 A反應(yīng)到二次電流為0.074 A，母線保護(hù)裝置實(shí)測(cè)電流為0.07 A；由于所帶負(fù)荷為空載變壓器，電流近似為純感性，所以電流Ia應(yīng)超前電壓Ua近似為90°，母線保護(hù)裝置實(shí)測(cè)角度為電流Ia 應(yīng)超前電壓Ua為94°，母差保護(hù)相量檢查實(shí)際值與反應(yīng)值誤差在允許范圍內(nèi)。

4 B站主變保護(hù)相量分析

對(duì)于保護(hù)用CT，其極性都是以母線側(cè)為正極性端，因此B站主變保護(hù)高中兩側(cè)電流在二次側(cè)是大小相等、方向相反的。高壓側(cè)一次電流為178 A，電流互感器變比為2500/1，反應(yīng)的二次側(cè)電流為0.07 A，中壓側(cè)一次電流為370 A，電流互感器變比為5000/1，反應(yīng)的二次側(cè)電流為0.07 A，大小相等；如圖5所示，高壓側(cè)電流I A超前高壓側(cè)電壓UA為94°，同時(shí)中壓側(cè)電流Ia滯后UA為86°，方向相反。主變保護(hù)相量檢查實(shí)際值與反應(yīng)值誤差在允許范圍內(nèi)。

圖4 BP-2B母差保護(hù) 257間隔相量

圖5 2# 主變高中壓側(cè)電流相量

5 結(jié)論

“環(huán)流法”作為一種相量檢查的方法，具有以下優(yōu)越性：

1)原理簡(jiǎn)單，利用并列運(yùn)行的兩臺(tái)有變比差的變壓器的環(huán)流作測(cè)試，較為容易實(shí)現(xiàn)。

2)由于變壓器未帶出線負(fù)荷，不影響對(duì)外供電，對(duì)保護(hù)也無(wú)特別要求，較為安全可靠。

3)只需調(diào)整的變壓器分接頭位置，對(duì)于有載調(diào)壓的變壓器更可以在并列后進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作簡(jiǎn)單。

[1]王毓東.電機(jī)學(xué)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1990：274-276.

[2]國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司.PSL-603U系列數(shù)字式主變保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)[Z].2006：13.

[3]深圳南瑞科技有限公司.BP-2B系列數(shù)字式母線保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書(shū)[Z].2008：16.