主變壓器差動(dòng)回路試驗(yàn)方法的探討

張明，楊煥忠

（鄭州鐵路局洛陽(yáng)供電段，1.技師；2.工程師，河南　洛陽(yáng)　471000）

主變壓器差動(dòng)回路試驗(yàn)方法的探討

張明1，楊煥忠2

（鄭州鐵路局洛陽(yáng)供電段，1.技師；2.工程師，河南洛陽(yáng)471000）

通過對(duì)某變電所主變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作參數(shù)及微機(jī)差動(dòng)保護(hù)電流平衡關(guān)系的分析，闡述了雙繞組變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)原理、差動(dòng)保護(hù)二次交流回路試驗(yàn)方法，為其他新建或大修過的牽引變電所投入運(yùn)行時(shí)進(jìn)行主變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)二次回路校驗(yàn)提供參考和借鑒。

變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)極性接法二次回路

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.04.013

差動(dòng)保護(hù)因其原理簡(jiǎn)單、保護(hù)范圍固定、反應(yīng)靈敏度高、動(dòng)作迅速準(zhǔn)確，極易與其它保護(hù)配合等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中作為設(shè)備及線路主保護(hù)獲得廣泛應(yīng)用，但其性能的實(shí)現(xiàn)要以保護(hù)接線正確作保證。同理，主變壓器差動(dòng)保護(hù)交流回路的接線方式正確，才能確保差動(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作準(zhǔn)確和可靠。在新建或大修時(shí)主變壓器差動(dòng)保護(hù)二次回路，采用合理正確的試驗(yàn)檢查方法，是確保差動(dòng)保護(hù)二次交流回路的接線正確的前提和保護(hù)可靠動(dòng)作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在工程實(shí)際中，通常由于工作人員不熟悉差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作原理及其變電所在檢查試驗(yàn)時(shí)漏項(xiàng)及檢查試驗(yàn)方法缺乏，極易造成主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

1　差動(dòng)保護(hù)接線及電流平衡關(guān)系

本文以V/V接線變壓器差動(dòng)保護(hù)接線（見圖1）為例進(jìn)行分析。

圖1　V/V接線變壓器差動(dòng)保護(hù)接線圖

其中：nT1—變壓器高壓側(cè)CT變比

A相制動(dòng)電流

2013年11月18日12：46：06某變電所2#、4#B比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，

差動(dòng)電流：A相0 A，B相0.1 A，C相0.09 A

制動(dòng)電流：A相0 A，B相0 A，C相0 A

高壓側(cè)電流：A相0 A，B相0.05 A，C相0.05 A

低壓側(cè)電流：a相0.01 A，b相0.15 A

根據(jù)故障報(bào)告顯示的電流數(shù)據(jù)計(jì)算：

高壓側(cè)電流為0.05 A，低壓側(cè)電流為0.15 A，

差動(dòng)電流應(yīng)該為：Icd=0.05-0.15*0.33=0 A

制動(dòng)電流應(yīng)該為：

Izd=（0.05+0.15*0.33）/2=0.05 A

若流互極性接反，則：

差動(dòng)電流實(shí)際為：Icd=0.05+0.15*0.33=0.1 A

制動(dòng)電流實(shí)際為：Izd=（0.05-0.15*0.33）/2=0 A

通過對(duì)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作參數(shù)進(jìn)行分析，確認(rèn)為差動(dòng)保護(hù)二次交流回路接線錯(cuò)誤。

2　雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)原理

用環(huán)流法構(gòu)成的雙繞組變壓器電流差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖，如圖2所示。變壓器的兩側(cè)都裝設(shè)同極性端子相連的電流互感器，其二次繞組按環(huán)流原則相串聯(lián)。差動(dòng)繼電器接在差流回路上。

圖2（a）差動(dòng)保護(hù)范圍差動(dòng)保護(hù)范圍外部故障時(shí)差動(dòng)回路電流；圖2（b）單側(cè)電源時(shí)，差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)回路電流；圖2（c）雙側(cè)電源時(shí)，差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)回路電流

正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，如圖2（a）所示，變壓器兩側(cè)都有電流流過，兩個(gè)電流互感器的變比若選擇適當(dāng)時(shí)二次電流Ih和I1，大小相等、方向相同，在臂中環(huán)流；而在差流回路中Ih和I1，的方向相反，因而差動(dòng)繼電器中流過的電流為∶

繼電器K不會(huì)動(dòng)作。

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生相間短路時(shí)，如圖2（b）所示，流過電流互感器二次側(cè)的電流大小將不相等，即非電源側(cè)的二次電流很小，而電源側(cè)的二次電流很大。差動(dòng)回路流入二次短路電流很大，使差動(dòng)繼電器K動(dòng)作。

當(dāng)變壓器連接雙電源時(shí)，如圖2（c）所示，則兩側(cè)電流互感器的二次電流Ih和I1，在差動(dòng)回路中方向相同，繼電器流過的電流為二次電流之和。

3　微機(jī)差動(dòng)保護(hù)二次回路檢查試驗(yàn)

微機(jī)差動(dòng)保護(hù)的二次電流與一次電流同相輸入微機(jī)保護(hù)裝置，由微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行計(jì)算，最后將運(yùn)算結(jié)果與整定值比較，判斷保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。通常變電所微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置試驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)差動(dòng)交流回路進(jìn)行檢查試驗(yàn)，以確保差動(dòng)保護(hù)交流二次回路接線正確。

3.1極性檢查法

3.1.1電流互感器極性的校驗(yàn)電流互感器的一、二次側(cè)都有引出端子，根據(jù)減極性原理，用圖3所示，使用一組干電池（2×1.5V）和一個(gè)萬用表（電流mA檔）來測(cè)定其一、二次側(cè)之間的極性對(duì)應(yīng)關(guān)系，干電池正極通過點(diǎn)動(dòng)開關(guān)接一次側(cè)A端，負(fù)極接X端，二次側(cè)端子a，x之間接一塊萬用表（電流毫安檔），讓高壓側(cè)端子上連接的干電池瞬時(shí)接通，觀察萬用表指針的偏向，若指針正偏，則二次側(cè)a端與一次側(cè)A端為同名端；若指針反偏，則x端與一次側(cè)A端為同名端。

圖3　電流互感器極性校驗(yàn)接線圖

3.1.2微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置試驗(yàn)將相應(yīng)的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)交流二次回路，在主變保護(hù)測(cè)控盤內(nèi)的端子排上的電流互感器端子排處將試驗(yàn)連片打開，通過繼電保護(hù)測(cè)試儀給差動(dòng)繼電器或微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置施加符合要求的電流，以差動(dòng)電流Icd＜制動(dòng)電流Izd為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試差動(dòng)保護(hù)交流二次回路的接線形式，判斷檢查差動(dòng)回路交流二次回路的接線是否正確。其微機(jī)差動(dòng)保護(hù)裝置極性校驗(yàn)方法是：根據(jù)變壓器高低壓側(cè)匝數(shù)比及變壓器高低壓側(cè)電流互感器變比計(jì)算出平衡系數(shù)，對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置輸入符合保護(hù)裝置動(dòng)作的電流，若微機(jī)保護(hù)裝置的差動(dòng)電流Icd＜制動(dòng)電流Izd，則說明微機(jī)保護(hù)裝置的交流二次回路的接線符合設(shè)計(jì)要求，若微機(jī)保護(hù)裝置的差動(dòng)電流Icd＞制動(dòng)電流Izd，則說明微機(jī)保護(hù)裝置交流二次回路的接線不符合設(shè)計(jì)要求，該方法檢查測(cè)試差動(dòng)保護(hù)交流二次回路簡(jiǎn)單，操作方便，但需要將相應(yīng)的主變保護(hù)測(cè)控盤內(nèi)的端子排上的電流互感器端子排處將試驗(yàn)連片打開，檢查時(shí)易發(fā)生漏項(xiàng)，造成檢查不徹底。

3.2低電壓通電法利用牽引變壓器的短路阻抗特性，在高壓側(cè)電流互感器靠近電源側(cè)施加380V交流電壓，低壓母線側(cè)短路接地的方法進(jìn)行，確定差動(dòng)保護(hù)中的電流互感器的變比、極性及整個(gè)差動(dòng)保護(hù)交流二次回路的正確。

3.2.1前提條件校驗(yàn)電流互感器極性，確保差動(dòng)電流互感器極性正確。

3.2.2試驗(yàn)電源及設(shè)備容量的確定試驗(yàn)電源及設(shè)備容量可依據(jù)以下兩式計(jì)算：

式中Se、Ue、Ie——分別為被試變壓器的額定容量、額定電壓、額定電流；

I——試驗(yàn)時(shí)施加的電流

S、U——試驗(yàn)電源容量和試驗(yàn)電壓

Ud——以百分?jǐn)?shù)表示的短路電壓

3.2.3試驗(yàn)檢查步驟及標(biāo)準(zhǔn)，按以下6步進(jìn)行：

1）將三芯電力電纜分別安裝在三根接地桿鉤頭螺栓處。

2）將電力電纜通過接地桿掛在220 kV（110 kV）電流互感器進(jìn)線側(cè)，同時(shí)將電力電纜另一端接入三相電源（按A、B、C相接入）。

3）用不小于6 mm2的銅導(dǎo)線（或試驗(yàn)專用線）將斷路器配屬電流互感器一次出線端分別接地（接線如圖4所示）。

4）合上三相電源開關(guān)，合主變壓器一次側(cè)斷路器101 DL（或102 DL）及主變壓器二次側(cè)斷路器201 DL、203 DL（或202 DL、204 DL）。

5）查看微機(jī)保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)采樣參數(shù)值，本文以天津凱發(fā)微機(jī)測(cè)控裝置DK 3530為例，闡述運(yùn)用此類裝置查看有關(guān)參數(shù)值的方法。進(jìn)入人機(jī)接口窗口：查看保護(hù)參數(shù)，IA、IB、IC為主變壓器一次側(cè)電流值，Ia、Ib為主變壓器二次側(cè)電流值，ΦIA、ΦIB、ΦIC為一次側(cè)相角；ΦIa、ΦIb為主變壓器二次側(cè)相角；ICDA、ICDB、ICDC為主變壓器各相差動(dòng)電流；IZDA、IZDB、IZDC為主變壓器各相制動(dòng)電流。

6）對(duì)采樣參數(shù)進(jìn)行判斷：如主變壓器一次側(cè)B相為公共相時(shí)，ΦIA與ΦIa及ΦIC與ΦIb角度相同、若不同可能為流互極性有誤，ICDA、ICDB、ICDC顯示值小于IZDA、IZDB、IZDC時(shí)說明差動(dòng)保護(hù)接線正確，否則接線為錯(cuò)誤。

圖4　變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)接圖

4　結(jié)束語

主變壓器差動(dòng)回路試驗(yàn)方法具有簡(jiǎn)捷、準(zhǔn)確且安全可靠的特點(diǎn)，在試驗(yàn)時(shí)只要確保差動(dòng)電流Icd＜制動(dòng)電流Izd，就能判斷流入差動(dòng)保護(hù)裝置的差流為零，即可確保差動(dòng)保護(hù)交流回路接線方式正確。運(yùn)用這一方法在西隴海變電所大修時(shí)進(jìn)行差動(dòng)回路檢查，確保了主變差動(dòng)回路正確無誤；對(duì)其他新建或大修過的牽引變電所投入運(yùn)行時(shí)進(jìn)行此項(xiàng)檢查或有參考和借鑒意義。

U224.2+2

A

1006-8686（2016）00036-03