220kV變壓器一次升流試驗(yàn)

羅智愷

摘 要：220kV變壓器在各側(cè)電流互感器的變比和接線方式較為復(fù)雜，在正式投產(chǎn)之前進(jìn)行一次升流試驗(yàn)?zāi)軌蜉^全面的驗(yàn)證各側(cè)電流互感器的變比，極性，組別和內(nèi)部二次引出線的正確性，從而保證了保護(hù)測(cè)控裝置的可靠性。本文先對(duì)變壓器等效電路及其參數(shù)計(jì)算進(jìn)行了介紹，然后提出了一次升流的試驗(yàn)方案，并將理論值和實(shí)際試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，保證了試驗(yàn)結(jié)果的正確性。

關(guān)鍵詞：變壓器；短路阻抗；等效電路；一次升流；相位圖

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）09-0074-04

1 引言

變壓器作為220kV變電站的主要電氣設(shè)備，它將220kV、110kV、10kV三個(gè)不同電壓等級(jí)的系統(tǒng)連接起來，是傳輸電能的重要一次設(shè)備。主變各側(cè)電流互感器（TA）數(shù)目多，變比各不相同，在主變基建安裝或者二次接線工作中，有時(shí)會(huì)碰到主變 TA變比、極性、二次繞組接線錯(cuò)誤的情況，使得變壓保護(hù)不能準(zhǔn)確工作。在實(shí)際工程中，通常采用將單個(gè)TA一次升流，干電池點(diǎn)極性或者用TA測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，來進(jìn)行TA的變比，極性，繞組組別進(jìn)行校驗(yàn)。由于這種方法沒有能夠盡可能模擬主變運(yùn)行時(shí)的狀況，可能會(huì)造成一些疏忽，給變電站投產(chǎn)后的正常運(yùn)行留下隱患。

根據(jù)驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，本文提出使用變電站檢修電源（380V）對(duì)220kV變壓器三側(cè)TA進(jìn)行一次升流試驗(yàn)，同時(shí)檢測(cè)各側(cè)TA的變比、極性、繞組組別和互感器的二次接線情況。

2 220kV三繞組變壓器各側(cè)電流互感器配置

220kV變電站主變根據(jù)《南方電網(wǎng)220kV變電站二次接線標(biāo)準(zhǔn)》，其接線簡(jiǎn)圖如圖1所示。

從220kV變電站變壓器典型接線圖上可以看出，主變高、中、低三側(cè)斷路器對(duì)應(yīng)的電流互感器分別為TA1、TA4、TA7，變壓器本體分別裝有高、中壓側(cè)套管電流互感器，分別為TA2、TA5，高壓側(cè)，中壓側(cè)的中性點(diǎn)套管電流互感器分別為TA3、TA6。220kV主變的電氣量主保護(hù)為差動(dòng)保護(hù)（包括穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)，差動(dòng)速斷，工頻變化量比率差動(dòng)，零序比率差動(dòng)等），采集主變?nèi)齻?cè)斷路器的TA電流進(jìn)行矢量求和，得到差動(dòng)電流大小。主變的TA極性一般如圖1所放置，通常主變的各側(cè)TA極性端P1靠母線側(cè)。

3 220kV變壓器模型建立

3.1 雙繞組變壓器等效電路

雙繞組變壓器等效電路如圖2所示，下面將對(duì)電路參數(shù)計(jì)算進(jìn)行說明：

GT、BT為勵(lì)磁繞組的電導(dǎo)、電納，在作變壓器負(fù)載運(yùn)行和短路情況的定量分析時(shí)可以將勵(lì)磁回路斷開，從而得到一個(gè)更簡(jiǎn)單的電路如圖3，稱為變壓器的簡(jiǎn)化等效電路。

變壓器在做短路試驗(yàn)時(shí)，通常是將一側(cè)繞組進(jìn)行短接，在另一側(cè)繞組通過調(diào)壓變壓器進(jìn)行加壓，當(dāng)短路側(cè)電流達(dá)到該側(cè)繞組的額定值后，所測(cè)得的有功功率即為短路損耗。此時(shí)由于電壓低，故鐵損可以忽略不計(jì)，認(rèn)為短路損耗PS（kW）與變壓器滿載后兩側(cè)繞組中的總有功功率損耗（即銅耗PCu）相等，即

3.2 三繞組變壓器等效電路

三繞組變壓器的等效電路如圖4所示，下面對(duì)電路參數(shù)計(jì)算進(jìn)行說明：

通常來說，可以將三繞組變壓器的任何一個(gè)或兩個(gè)繞組作為一次側(cè)，另外兩個(gè)或一個(gè)繞組作為二次側(cè)。功率的傳輸方向是從變壓器的一次側(cè)傳向二次側(cè)，即一次側(cè)繞組的有功（無功）功率等于二次繞組的有功（無功）功率之和。實(shí)際運(yùn)行中，各二次繞組的輸出功率是由其所帶負(fù)載容量而定。因此二次繞組的容量應(yīng)由各二次繞組可能輸出的最大容量確定。所以，各繞組的容量可以不相等，一般將三個(gè)繞組中容量最大的一個(gè)繞組的容量作為變壓器的額定容量。變壓器的制造商一般提供將三個(gè)繞組兩兩作短路試驗(yàn)時(shí)測(cè)得的短路損耗數(shù)據(jù)，在作高低壓短路試驗(yàn)時(shí)，短路損耗是以低壓側(cè)額定容量作為基準(zhǔn)的，所以需要將短路損耗以高壓側(cè)額定容量為基準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)算。具體折算公式如下所示：

然后根據(jù)雙繞組變壓器計(jì)算RT的方法計(jì)算出三繞組變壓各側(cè)的RT（RT1為高壓側(cè)電阻，RT2為中壓側(cè)電阻，RT3為低壓側(cè)電阻）。

由于變壓器制造商提供的短路電壓比總是以高壓側(cè)額定容量為基準(zhǔn)的，在計(jì)算電抗時(shí)就不需要折算了。利用以下公式，可以得出三繞組變壓器各側(cè)的短路電壓比：

然后根據(jù)雙繞組變壓器計(jì)算XT的方法計(jì)算出三繞組變壓各側(cè)的XT（XT1為高壓側(cè)電抗，XT2為中壓側(cè)電抗，XT3為低壓側(cè)電抗）。

3.3 實(shí)際模型建立

常規(guī)的220kV變電站變壓器接線簡(jiǎn)圖如圖1所示，主變的高、中壓側(cè)三相星形接線，低壓側(cè)三相套管首尾相連組合為三角形接線，經(jīng)過電抗器與低壓側(cè)斷路器相連再接到低壓側(cè)母線。主變壓器參數(shù)如表1所示。

4 實(shí)例分析

4.1 一次升流試驗(yàn)說明

一次升流的方法采用將變壓器兩兩繞組分別進(jìn)行升流試驗(yàn)，這是為了確保主變各側(cè)TA都有電流流過。為了使得升流時(shí)產(chǎn)生的電流最大，一般選擇高壓-中壓側(cè)升流、中壓-低壓側(cè)升流。在高壓-中壓側(cè)升流試驗(yàn)中，通常是在中壓側(cè)加電源，將高壓側(cè)三相短接（一般是將高壓側(cè)三相短路接地）。在使用的電壓大小一定的情況下，在中壓側(cè)加電源所得的短路電流要比在高壓側(cè)加電源所得的短路電流大，這樣可以使電流互感器的二次電流幅值盡可能大，方便校驗(yàn)。在中壓-低壓側(cè)升流試驗(yàn)中，通常選擇電源加在中壓側(cè)，將低壓側(cè)三相短路（一般通過10kV接地小車接地），通過短路電流來校驗(yàn)主變低壓側(cè)短路TA。

4.2 具體方案說明

根據(jù)前面的分析，高壓—中壓側(cè)升流試驗(yàn)時(shí)，在主變中壓側(cè)P1點(diǎn)加380V動(dòng)力電源，斷開高壓側(cè)22011、22012母線隔離開關(guān)，斷開10kV側(cè)斷路器，合上2201B0接地刀閘，構(gòu)成電流回路。在中壓—低壓側(cè)升流試驗(yàn)時(shí)，在主變中壓側(cè)P1點(diǎn)加380V電源，合上10kV低壓側(cè)隔離開關(guān)、斷路器，通過接地小車將10kV母線接地，斷開高壓側(cè)22014隔離開關(guān)。其等效電路圖如圖5所示。

根據(jù)理論公式計(jì)算出各側(cè)電流大小，同時(shí)根據(jù)理論分析畫出主變各側(cè)的電流、電壓相量關(guān)系圖。用相位儀測(cè)量主變各側(cè)的電壓、電流幅值和相角后，將實(shí)際的一次升流數(shù)據(jù)與理論分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來檢查主變各側(cè)電流互感器的極性和變比的使用正確與否。之后再通過在電流互感器本體的二次接線盒處，對(duì)不同組別的繞組進(jìn)行短接，通過查看相應(yīng)接入裝置的電流采樣是否明顯減小來判斷保護(hù)、母差、錄波、測(cè)量、計(jì)量等組別的接入是否正確。

比較表2、表3和表4可知，試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)和理論計(jì)算數(shù)據(jù)相比，誤差在允許范圍之內(nèi)。因此，通過使用站內(nèi)380V檢修電源對(duì)三繞組變壓器進(jìn)行一次升流能夠準(zhǔn)確地檢驗(yàn)出主變各側(cè)套管和斷路器電流互感器的變比，極性、繞組組別、二次接線是否正確，確保主變具備投產(chǎn)條件。

5 結(jié)束語(yǔ)

一次升流試驗(yàn)在變壓器調(diào)試驗(yàn)收過程中能夠有效地檢查其各側(cè)電流互感器二次回路接線的正確性和完整性。本文通過三繞組變壓器的短路阻抗計(jì)算公式與其等效電路，進(jìn)行各側(cè)短路電壓比和短路損耗的折算，計(jì)算出一次升流的理論值（在計(jì)算主變等效電路參數(shù)時(shí)，需要注意阻抗電壓比和短路損耗的基準(zhǔn)）。根據(jù)變壓器的各側(cè)繞組接線方式，得出適合驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)的一次升流具體方案，從而得到各側(cè)電流、電壓的相位關(guān)系。將得到的一次升流試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)相對(duì)比可知，試驗(yàn)方案可行，試驗(yàn)結(jié)果正確。

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