淺談變壓器差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試方法

劉東遠(yuǎn) 澄合礦務(wù)局電力中心

淺談變壓器差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試方法

劉東遠(yuǎn) 澄合礦務(wù)局電力中心

變壓器差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，其能否正常運(yùn)行直接影響變電站的安全供電，因此，在變壓器投運(yùn)后，必須通過測(cè)試來確保差動(dòng)保護(hù)二次接線的正確無(wú)誤，本文簡(jiǎn)要介紹了變壓器差動(dòng)保護(hù)二次回路接線的測(cè)試方法。

差動(dòng)保護(hù) 二次接線 帶負(fù)荷測(cè)試 環(huán)流法

一、引言

變壓器差動(dòng)保護(hù)用以反應(yīng)變壓器繞組、套管和引出線的相間短路、中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地故障、繞組匝間短路，是變壓器的主保護(hù)之一。其二次接線的是否正確，直接影響變壓器能否正常投入運(yùn)行。通過怎樣的方法才能判別差動(dòng)保護(hù)二次回路接線的正確性呢？下面就針對(duì)這個(gè)問題做些討論。

二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的簡(jiǎn)要原理

差動(dòng)保護(hù)是比較變壓器各側(cè)電流的差值構(gòu)成的一種保護(hù)，其基本工作原理并不復(fù)雜，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，電流由電源側(cè)流向負(fù)荷側(cè)，在忽略勵(lì)磁電流的情況下，兩側(cè)二次電流大小相等、方向相反，繼電器中電流為零，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)變壓器兩（三）側(cè)TA之間故障時(shí)，電源側(cè)向故障點(diǎn)提供短路電流，繼電器中流過正比于故障電流的二次電流，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，瞬時(shí)跳開各側(cè)斷路器。

三、變壓器差動(dòng)保護(hù)測(cè)試的必要性

變壓器差動(dòng)保護(hù)對(duì)TA的極性有嚴(yán)格的要求。如果在安裝時(shí)TA的極性接錯(cuò)，就會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。如果誤動(dòng)就會(huì)造成變電站失壓事故，如果拒動(dòng)就會(huì)造成越級(jí)跳閘或變壓器燒毀事故，后果將非常嚴(yán)重。因此，規(guī)程要求：“變壓器新裝、大修后投運(yùn)及運(yùn)行中變壓器差動(dòng)保護(hù)用電流互感器二次回路更改后須經(jīng)試驗(yàn)正確后，方允許差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)”。

四、差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試的方法

差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試方法主要有三種：一次通流測(cè)試法、帶負(fù)荷測(cè)試法和利用變壓器環(huán)流測(cè)試法。

1.一次通流測(cè)試也可稱為外施電源法。是人為施加一次電流，模擬電流從高壓側(cè)流入，低壓側(cè)流出，來測(cè)試差動(dòng)保護(hù)二次接線。這種方法操作比較簡(jiǎn)單，但經(jīng)常受到外部施加電源的容量限制，造成通入電流較小，不能全面檢測(cè)TA極性及二次接線中存在的問題，還需要在變壓器投運(yùn)后進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)。

2.帶負(fù)荷測(cè)試是最常規(guī)有效的測(cè)試方法。就是在變壓器投運(yùn)后，通過運(yùn)行方式的調(diào)整，讓變壓器帶一定的負(fù)荷或者通過投退電容器充當(dāng)負(fù)荷，來進(jìn)行變壓器差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試，檢驗(yàn)TA極性和二次回路接線的正確性。

3.利用變壓器環(huán)流測(cè)試簡(jiǎn)稱環(huán)流法，是將兩臺(tái)變比相同、接線組別相同和阻抗電壓相同變壓器并列運(yùn)行后通過調(diào)節(jié)變壓器檔位差產(chǎn)生循環(huán)電流的方法進(jìn)行測(cè)試。

五、環(huán)流法測(cè)試的應(yīng)用

目前，常用的測(cè)試方法是帶負(fù)荷測(cè)試法，但對(duì)于新建變電站基本沒有負(fù)荷或者是負(fù)荷太小，不能滿足帶負(fù)荷測(cè)試的要求。特別是煤礦新建變電站一般都有兩 臺(tái)及以上主變壓器，投運(yùn)時(shí)往往低壓側(cè)出線還沒有負(fù)荷或負(fù)荷不滿足測(cè)試要求，而且無(wú)功補(bǔ)償選用的是SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試無(wú)法實(shí)施。若等到煤礦帶上足夠的負(fù)荷后再進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試，一是周期較長(zhǎng)給調(diào)試單位帶來負(fù)擔(dān)，二是一旦在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)問題，就需要進(jìn)行大量的倒閘操作，給煤礦安全供電帶來威脅。因此，只能環(huán)流法進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)于有載調(diào)壓變壓器，將兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行后，在低壓側(cè)合環(huán)，再調(diào)整變壓器的檔位，使兩臺(tái)變壓器分接頭差2-3個(gè)檔位；對(duì)于無(wú)載調(diào)壓變壓器，先調(diào)整好變壓器的檔位（需做變壓器直流電阻測(cè)試），使兩臺(tái)變壓器分接頭差2個(gè)檔位，再將兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行并在低壓側(cè)合環(huán)。這樣由于兩臺(tái)變壓器產(chǎn)生電壓差，從而產(chǎn)生了循環(huán)電流，并且能夠滿足測(cè)試精度的要求。這種方法安全可靠，操作簡(jiǎn)單，值得在煤礦新建變電站中推廣。如圖1所示的主接線變電站，固定1號(hào)變分頭在4檔，調(diào)節(jié)2號(hào)變分接頭到6檔，便可產(chǎn)生滿足測(cè)試要求的環(huán)流。

圖1 環(huán)流法測(cè)示意圖

運(yùn)行方式：斷路器3514合，3515分，斷路器3500、3501、3502、101、102，100合，固定1號(hào)變分接頭在4檔，調(diào)節(jié)2號(hào)變分接頭6檔。由于兩個(gè)變壓器內(nèi)部電壓不同，將產(chǎn)生環(huán)流。此時(shí)環(huán)流在聯(lián)絡(luò)斷路器3500-#2變壓器-斷路器102-100-101-#1變壓器-斷路器3501-3500中流動(dòng)，3514斷路器沒有電流流過。在這種運(yùn)行方式下，分別對(duì)#1、#2變壓器進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試，對(duì)于三繞組變壓器可以在中壓側(cè)和低壓側(cè)分別合環(huán)來進(jìn)行測(cè)試。

六、變壓器差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試的內(nèi)容

變壓器差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試是為了排除TA極性接反，二次電流回路接線錯(cuò)誤，整定值算錯(cuò)或輸錯(cuò)等問題，在測(cè)試中要重點(diǎn)測(cè)試以下數(shù)據(jù)。

1.測(cè)量差流。差流的大小直接關(guān)系到變壓器差動(dòng)保護(hù)是否動(dòng)作，因此，差流是差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試的重要內(nèi)容。一般情況下通過鉗形相位表測(cè)出3相差流，目前微機(jī)保護(hù)能夠直接測(cè)出3相差流，我們可以通過微機(jī)保護(hù)的液晶顯示屏直接讀出，正常情況下不大于0.06A。

2.測(cè)量各側(cè)電流的幅值和相位。以高壓側(cè)A相二次電壓為參考測(cè)出變壓器各側(cè)電流的幅值和相位，變壓器各側(cè)電流幅值三相基本相等，與一次電流折算變比基本一致，變壓器各側(cè)3相電流相位互差120°，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°。

3.檢查變壓器潮流。從后臺(tái)機(jī)讀出變壓器各側(cè)的有功功率和無(wú)功功率，進(jìn)行分析并判斷潮流方向。

4.繪制變壓器差動(dòng)保護(hù)六角圖。所謂六角圖法就是通過以高壓側(cè)二次電壓為基準(zhǔn)，測(cè)出主變各側(cè)電流的大小及相角，按比例在坐標(biāo)平面上繪制而成的向量圖。通過對(duì)六角圖的分析可以判斷出TA的極性，電流的相序及二次接線的正確性。用鉗型相位表測(cè)出變壓器高低壓側(cè)電流和高壓側(cè)二次電壓之間角度以及有效值大?。ㄗx表時(shí)需同時(shí)讀出），然后繪制出六角圖。對(duì)于采用二次接線補(bǔ)償?shù)牟顒?dòng)保護(hù)，雙繞組變壓器兩側(cè)電流向量相差180°，三繞組變壓器期中兩側(cè)電流向量和與第三側(cè)電流向量相差180°，說明接線是正確的；對(duì)于采用軟件補(bǔ)償?shù)牡奈C(jī)差動(dòng)保護(hù)，變壓器 Y、△側(cè)差動(dòng)保護(hù)TA二次側(cè)都采用 Y 接線，所以，在六角圖繪制分析時(shí)， 變壓器Y、△側(cè)對(duì)應(yīng)相電流的相角不再是 180°，而是 Y 側(cè)的相電流相角應(yīng)超前△側(cè)150°。在測(cè)試過程中，通過六角圖的分析可以有效地判斷出差動(dòng)保護(hù)TA的極性及二次接線是否正確。那么，怎樣能快速判斷差動(dòng)保護(hù)TA的極性及二次接線的錯(cuò)誤呢？我們可以根據(jù)六角圖和電流之間的關(guān)系式進(jìn)行反推。比如Y/△- 11 型接線的變壓器 Y側(cè)某相電流互感器極性接反， 在差動(dòng)保護(hù)二次接線測(cè)試時(shí)， 測(cè)得數(shù)據(jù)如下以△側(cè) A相線電流a△為參考相，a△超前a90°，超前b30°，超前c150°。且│b│=││=││，因?yàn)闇p極性規(guī)定電流流出電流互感器為正， 所以電流互感器的二次相電流、、的相量關(guān)系在任何情況下都是成立的， 因此可以據(jù)此作出相量圖，在相量圖的基礎(chǔ)上可以得出如下關(guān)系：

我們可以發(fā)現(xiàn) A相電流互感器極性接反了。

七、結(jié)束語(yǔ)

變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理雖然不很復(fù)雜，但在生產(chǎn)實(shí)際中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)TA極性接反、相序接反、二次接線錯(cuò)誤以及整定值計(jì)算錯(cuò)誤等問題，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)的事故也時(shí)有發(fā)生，給煤礦安全供電造成了極大的威脅。因此，為了確保差動(dòng)保護(hù)二次接線正確， 我們要在設(shè)備安裝調(diào)試期間，嚴(yán)把技術(shù)質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照安裝調(diào)試規(guī)范對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝調(diào)試,確保差動(dòng)保護(hù)TA的極性、二次接線、保護(hù)整定值的計(jì)算與輸入正確無(wú)誤。最后，還要依靠投運(yùn)后二次接線測(cè)試，特別是利用“環(huán)流法”這種值得推廣的測(cè)試的方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。防止變壓器帶負(fù)荷后差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作事故的發(fā)生，確保煤礦變電站安全供電。

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