常用電氣設(shè)備帶負(fù)荷測(cè)試

何麗平，李春亮，黃祖?zhèn)?，蔡昭宇，周志琴，殷?/p>

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東揭陽 522000；2.廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，廣州 510006）

常用電氣設(shè)備帶負(fù)荷測(cè)試

何麗平1，李春亮1，黃祖?zhèn)?，蔡昭宇1，周志琴2，殷豪2

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東揭陽 522000；2.廣東工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，廣州 510006）

為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，新設(shè)備在正式投入運(yùn)行之前需進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試，防止發(fā)生電壓互感器或電流互感器接線、極性等錯(cuò)誤，造成電氣設(shè)備損害。分別對(duì)電容器、電抗器、線路和變壓器等設(shè)備進(jìn)行了帶負(fù)荷測(cè)試，得出正常情況下對(duì)應(yīng)的電壓、電流及潮流數(shù)據(jù)功角關(guān)系圖，并對(duì)各電氣設(shè)備測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析，找出電流、電壓幅值、相位發(fā)生變化時(shí)的原因。

帶負(fù)荷測(cè)試；功角法；電氣設(shè)備；電壓互感器；電流互感器

0 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展以及變電站的不斷新建、擴(kuò)建、改造，越來越多的新電氣設(shè)備要投產(chǎn)運(yùn)行。在接入電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）時(shí)，容易由于人為疏忽造成出錯(cuò)，可能出現(xiàn)CT和PT一次側(cè)的串、并聯(lián)接線錯(cuò)誤、極性接反等［1］，造成保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)，進(jìn)而降低保護(hù)正確動(dòng)作率。因此，必須對(duì)更換或新投運(yùn)的電氣設(shè)備進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試。

帶負(fù)荷測(cè)試是指對(duì)電氣設(shè)備的電壓、電流等參數(shù)進(jìn)行最終檢驗(yàn)，以保證一次、二次系統(tǒng)動(dòng)作和接線的正確性。

1 常用電氣設(shè)備帶負(fù)荷測(cè)試內(nèi)容

1.1 電容器保護(hù)

1.1.1 電流、電壓的幅值和相位

利用鉗形相位表，分別在保護(hù)屏端子排測(cè)出電容器A，B，C三相電流的幅值和相位，利用萬用表交流電壓檔和相位表測(cè)出相電壓和線電壓幅值、相位。

1.1.2 電容器潮流

為檢驗(yàn)CT的極性和接線的正確性［2］，需要記錄監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的電容器電流和電壓幅值、相位以及無功功率的大小和流向。

1.2 電抗器保護(hù)

1.2.1 電流、電壓的幅值和相位

利用鉗形相位表，分別在保護(hù)屏端子排測(cè)出電容器A，B，C三相電流的幅值和相位，利用萬用表交流電壓檔和相位表在保護(hù)屏端子排上測(cè)出相電壓和線電壓幅值、相位。

1.2.2 電抗器潮流

為檢驗(yàn)CT的極性和接線的正確性［2］，需要記錄監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的電容器電流和電壓幅值、相位以及有功功率的大小和流向。

1.3 線路保護(hù)

1.3.1 電流、電壓的幅值和相位

以一相電壓做參考，用鉗形相位表分別在保護(hù)屏端子排測(cè)出A，B，C三相電流的幅值和相位，用萬用表交流電壓檔、相位表在保護(hù)屏端子排上測(cè)出A，B，C三相電壓、線電壓及零序電壓的幅值。

1.3.2 線路潮流

為了檢驗(yàn)CT極性、接線的正確性［2］，需要記錄監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及線路電流、電壓、有功功率和無功功率的大小及流向。

1.4 變壓器差動(dòng)保護(hù)

1.4.1 差流與差壓

變壓器差動(dòng)保護(hù)是依靠各側(cè)CT的二次電流（即差流）工作的，因此，差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試的主要內(nèi)容是差流與差壓。

A，B，C三相差流可以通過鉗形相位表測(cè)得，或讀取微機(jī)保護(hù)液晶顯示屏數(shù)據(jù)，差壓可以利用0.5級(jí)交流電壓表測(cè)出。

1.4.2 各側(cè)電流幅值和相位

接線或變比錯(cuò)誤等特殊情況下并不會(huì)出現(xiàn)明顯的差流，且差流有時(shí)會(huì)隨電流的變化而變化，因此，僅利用差流這一項(xiàng)數(shù)據(jù)來判斷變壓器差動(dòng)保護(hù)是否正確并不充分，還應(yīng)在保護(hù)屏端子排上用鉗形相位表分別測(cè)出變壓器各側(cè)電流的幅值和相位，并記錄［3］。

1.4.3 變壓器潮流

為了分析CT的接線、變比、極性等參數(shù)［4］，需要監(jiān)控保護(hù)屏、顯示器或調(diào)度端的電流、有功功率及無功功率遙測(cè)數(shù)據(jù)，記錄其大小和流向。

2 常用電氣設(shè)備功角關(guān)系

2.1 電容器

電容器是一種容性無功補(bǔ)償裝置，在正常情況下，它的同相電流公角應(yīng)比同相電壓公角超前90°。通過這一關(guān)系，可以繪制出電容器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)的功角關(guān)系，如圖1所示［5］。

圖1 電容器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)功角關(guān)系

2.2 電抗器

與電容器相反，電抗器是一種感性無功補(bǔ)償裝置。在正常情況下，它的同相電流公角應(yīng)滯后同相電壓公角90°。通過這一關(guān)系，可以繪制出電抗器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)的功角關(guān)系，如圖2所示。

2.3 線路

由于線路的功率流向與電源點(diǎn)的選取相關(guān)，因此，為了方便理解，以1條系統(tǒng)流向線路的10 kV單電源點(diǎn)線路為例，其有功功率和無功功率大小相同，方向一致。根據(jù)以上模型，可以得出正常情況下線路帶負(fù)荷測(cè)試公角關(guān)系，如圖3所示。

2.4 變壓器

由于變壓器帶負(fù)荷測(cè)試結(jié)果受其繞組的接線方式影響，因此，為了更好地說明變壓器帶負(fù)荷測(cè)試結(jié)果，以110 kV的YN／d11型雙繞組變壓器為例進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試。變壓器投運(yùn)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)一般以110 kV側(cè)電壓為基準(zhǔn)，以該變電站的10 kV側(cè)電容器為電源點(diǎn)，向系統(tǒng)輸送無功功率，進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試。由于110 kV雙繞組變壓器采用YN／d11接線方式，故低壓側(cè)同相電流公角應(yīng)超前高壓側(cè)同相電流公角30°。無功功率首先由10 kV低壓母線流向變壓器低壓側(cè)開關(guān)，然后流向高壓開關(guān)，最后到達(dá)高壓側(cè)母線，有功功率接近于0。由此得出正常情況下變壓器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)功角關(guān)系，如圖4所示。

圖2 電抗器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)功角關(guān)系

圖3 線路帶負(fù)荷數(shù)據(jù)功角關(guān)系

3 常用電氣設(shè)備帶負(fù)荷測(cè)試結(jié)果分析

3.1 電容器

由于不同的電容器保護(hù)對(duì)電流和電壓的側(cè)重點(diǎn)不同，分為2種保護(hù)類型進(jìn)行討論。

3.1.1 電流保護(hù)

在接線正確的情況下，A相公角超前B相，B相公角超前C相，C相公角超前A相，即三相電流是正序，三相電流相位互差120°，幅值基本相等。若與此不符，則可能有以下2種原因。

圖4 變壓器帶負(fù)荷數(shù)據(jù)功角關(guān)系

（1）電流某相位發(fā)生偏差，產(chǎn)生極性錯(cuò)誤。有可能是CT二次接線盒、二次接線端子接線錯(cuò)誤或測(cè)量時(shí)相位表插線接反。

（2）電流某相幅值發(fā)生變化，與其他兩相不同，有可能是由于某一相存在寄生回路而產(chǎn)生分流，或CT變比接錯(cuò)。

3.1.2 不平衡電壓保護(hù)

在接線正確的情況下，三相電壓幅值相等，相間電壓幅值相等，且電壓相序是正序，即A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相，相位互差120°。

若相位偏差大于10%或某相電壓幅值偏差大于20%，則有可能發(fā)生PT一相電壓極性接錯(cuò)、PT二次變比選擇錯(cuò)誤或電壓回路斷線。

3.2 電抗器

由于電抗器主保護(hù)為電流速斷保護(hù)，后備保護(hù)為過流保護(hù)，都只與電流有關(guān)，故將其歸為電流保護(hù)。

在接線正確的情況下，三相電流相位互差120°，為正序，且幅值基本相等。若不符合以上條件，則有可能發(fā)生下列2種錯(cuò)誤。

（1）電流某相位發(fā)生偏差，產(chǎn)生極性錯(cuò)誤，有可能是由于CT二次接線盒、二次接線端子接線錯(cuò)誤或測(cè)量時(shí)相位表插線接反。

（2）電流某相幅值發(fā)生變化，與其他兩相幅值不等，有可能是由于某相電流存在寄生回路而產(chǎn)生分流，或CT的變比接錯(cuò)。

3.3 線路

雖然線路保護(hù)種類繁多，但可以分為只與電流有關(guān)的電流保護(hù)、只與電壓有關(guān)的電壓閉鎖保護(hù)以及和電壓電流夾角有關(guān)的帶方向保護(hù)。根據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同，進(jìn)行分類討論［6］。

3.3.1 電流保護(hù)

在接線正確的情況下，A，B，C三相電流是正序，且三相電流幅值基本相等。若與此不符，則有可能發(fā)生以下錯(cuò)誤。

（1）若某相電流幅值偏差大于10%。則有可能是由于某相電流存在寄生回路而產(chǎn)生分流，也可能是CT變比接錯(cuò)。

（2）若某相位偏差大于10%，則有可能是CT二次接線盒、二次接線端子接線錯(cuò)誤，某相電流存在寄生回路，或測(cè)量時(shí)相位表插線接反。

同時(shí)，CT的實(shí)際變比應(yīng)該與整定變比相同，如果不同，則有可能發(fā)生以下錯(cuò)誤。

（1）CT的二次接線發(fā)生錯(cuò)誤，并沒有按照整定的變比接在相應(yīng)的抽頭上。

（2）CT的一次接線沒有按照整定變比進(jìn)行串、并聯(lián)。

3.3.2 電壓閉鎖過流保護(hù)

在接線正確的情況下，三相電壓幅值相等，相間電壓幅值相等，且是正序，即A相公角超前B相，B相公角超前C相，C相公角超前A相，相位互差120°。

若相位偏差大于10%，或某相電壓幅值偏差大于20%，則有可能發(fā)生電壓回路斷線，PT端子箱某相電壓極性接錯(cuò)，或PT二次變比選擇錯(cuò)誤。

3.3.3 帶方向保護(hù)

先利用線路潮流中的有功、無功功率值計(jì)算電壓電流夾角，再與實(shí)測(cè)得到的電壓電流夾角進(jìn)行比較，若偏差大于10%，則有可能是由于線路CT的二次繞組極性接反。

3.4 變壓器

3.4.1 相序錯(cuò)誤

在接線正確的情況下，變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流都是正序［7］。若相序發(fā)生錯(cuò)誤，則有可能是由于CT的二次接線盒、二次接線端子接線錯(cuò)誤，某相電流存在寄生回路，或測(cè)量時(shí)相位表插線接反。

3.4.2 相位錯(cuò)誤

A，B，C三相電流幅值基本相等，相位互差120°。

（1）若某相幅值與其他兩相幅值不等，則有可能是由于某相電流存在寄生回路而產(chǎn)生分流，或CT二次接線端子變比錯(cuò)誤，如CT的抽頭接線錯(cuò)誤。

（2）若某兩相相位偏差大于10%，則有可能是由于某相電流存在寄生回路，造成該相電流相位偏移或變壓器負(fù)荷功率因數(shù)波動(dòng)較大。

3.4.3 變比錯(cuò)誤

用變壓器一次電流除以二次電流，得到的CT實(shí)際變比應(yīng)該和整定變比相同，如果偏差大于10%，則有可能發(fā)生以下錯(cuò)誤。

（1）CT的二次繞組接線沒有按照整定變比接在相應(yīng)的抽頭上。

（2）CT的一次繞組接線沒有按照整定變比進(jìn)行串、并聯(lián)。

4 結(jié)論

通過對(duì)一些常用電氣設(shè)備進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試，得出CT和PT正確接線情況下，各電氣設(shè)備正確的功角關(guān)系以及電流電壓相位、幅值情況，并對(duì)可能出現(xiàn)的不正常狀態(tài)進(jìn)行分析。從分析可知，電流、電壓幅值發(fā)生變化時(shí)，電路存在寄生回路或CT變比錯(cuò)誤；電流、電壓相位發(fā)生變化時(shí)，CT二次接線盒、二次接線端子接線錯(cuò)誤，某相電流存在寄生回路，或測(cè)量時(shí)相位表插線接反。

［1］何麗平，李春亮，林楚斌.帶負(fù)荷測(cè)試方法探討［J］.廣東電力，2010，23（11）：102－104，107.

［2］劉新春.線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試［J］.華電技術(shù)，2010，32（4）：29－30.

［3］姚衛(wèi)東.變壓器差動(dòng)保護(hù)投運(yùn)后的帶負(fù)荷試驗(yàn)［J］.青海電力，2008，27（3）：28－30.

［4］仇新艷.變壓器差動(dòng)保護(hù)中的帶負(fù)荷測(cè)試［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009，28（7），71－72.

［5］何麗平，李春亮.基于改進(jìn)坐標(biāo)系的帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)分析［J］.廣東電力，2012，25（5）：33－36.

［6］高春勝，常紅.淺談線路保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試［J］.電力與能源，2007（30）：265，310.

［7］李明遠(yuǎn).變壓器差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試分析［J］.中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009，117（6）：46－47.

（本文責(zé)編：弋洋）

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TM 506

B

1674－1951（2016）02－0055－04

何麗平（1980—），女，江西宜春人，工學(xué)碩士，工程師，繼電保護(hù)技師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化方面的工作（E-mail：3403446＠qq.com）。

李春亮（1980—）男，山東沂水人，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師，從事生產(chǎn)設(shè)備管理工作（E-mail：84643868＠qq.com）。

黃祖?zhèn)ィ?987—），男，廣東汕尾人，工程師，繼電保護(hù)技師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)自動(dòng)化方面的工作（E-mail：466230116＠qq.com）。

蔡昭宇（1986—），男，廣東汕頭人，助理工程師，繼電保護(hù)中級(jí)工，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化方面的工作（E-mail：362622461＠qq.com）。

周志琴（1991—），女，四川成都人，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行方面的研究（E-mail：494528171＠qq.com）。

殷豪（1972—），女，重慶人，工學(xué)碩士，副教授，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制方面的研究（E-mail：yinhao118＠sina.com

2015－10－22；

2016－01－18