主變壓器初次送電試驗過程及問題分析

荀 浩，聶衛(wèi)建，高建鋒

（濟南軌道交通第一運營有限公司，山東 濟南 250000）

1 概述

濟南地鐵R1線大楊莊主變電所（以下簡稱大楊莊主所）110kV/35kV 1#主變壓器因上級電網(wǎng)設(shè)備故障，開通后尚未進行送電，下級各站就通過2#主變進行單電源供電，供電可靠性較低。上級電網(wǎng)設(shè)備修復(fù)后，計劃對1#主變壓器進行送電，恢復(fù)主所雙路電源供電模式。

2 送電試驗流程

大楊莊主所1#主變送電前在停電狀態(tài)下已完成絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、直流電阻、介質(zhì)損耗正切、繞組泄漏電流以及35kV管母耐壓測試，試驗結(jié)果正常。計劃對1#主變進行5次沖擊試驗，完成后進行主變差動保護極性校驗及PT核相，成功后再進行主所備自投測試及相關(guān)保護信號測試。

測試結(jié)束，將1#主變空載運行24h，無異常后帶載投入運行。主變絕緣電阻、直流電阻、介質(zhì)損耗角正切、繞組泄漏電流等試驗數(shù)據(jù)如表1～表4所示。

表1 1#主變絕緣電阻及吸收比（2500V電壓下）

表2 1#主變直流電阻

表3 1#主變介質(zhì)損耗角正切（繞組及套管的tanδ）

表4 1#主變繞組泄漏電流

3 沖擊試驗

為檢驗變壓器絕緣性能、機械強度、極性及運行狀態(tài)是否正常，按規(guī)程要求對1#主變進線5次沖擊試驗，其中前3次沖擊不帶低壓側(cè)母排，后2次沖擊帶母排進行，以檢驗變壓器、高低壓側(cè)開關(guān)、母排在6～8倍額定電流沖擊下是否正常運行。在沖擊試驗前，仔細(xì)檢查變壓器、GIS各連接件緊固情況，進行各開關(guān)不帶負(fù)荷情況下的分合測試，確保沖擊試驗順利進行。經(jīng)5次沖擊試驗，1#主變及高低壓側(cè)設(shè)備均運行正常，接下來進行變壓器差動保護極性校驗及PT核相。

4 極性校驗及PT核相

4.1 變壓器差動保護的作用及必要性

差動保護作為變壓器的主保護，能夠準(zhǔn)確區(qū)分區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障，動作迅速，精度高。當(dāng)正常運行或外部故障時，流入差動繼電器的電流為0，差動保護不動作；當(dāng)內(nèi)部故障時，差動電流不為0，啟動保護。但如果電流互感器接線錯誤導(dǎo)致極性出現(xiàn)偏差，就有可能在負(fù)載變化時誤觸發(fā)差動保護，造成變壓器退出運行，直接影響地鐵運營。變壓器差動保護原理圖如圖1所示。

圖1 變壓器差動保護原理圖

4.2 校驗方法

變壓器差動保護校驗一般有3種方法，分別為一次通電流校核法、帶負(fù)荷校驗法及變壓器環(huán)流校驗法。本次校驗在夜間進行，地鐵線路上無列車負(fù)載，僅保留少量站用電器感性負(fù)載。采用帶容性負(fù)荷校驗法，退出大學(xué)城主所1#、2#主變及大楊莊主所2#主變，由大楊莊主所1#SVG、大學(xué)城主所1#SVG、2#SVG（合計19MVar）在全無功模式下輸出容性電流，為大楊莊1#主變提供容性負(fù)載。試驗期間聯(lián)絡(luò)開關(guān)303合閘，大學(xué)城主所300合閘，保留下級正常負(fù)荷，減小對地鐵運營造成的影響，由大楊莊主所帶三臺SVG及全線負(fù)荷。濟南地鐵1號線供電系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

全線倒閘操作完成后，由試驗人員啟動3臺SVG，并將其工作模式改變?yōu)槿珶o功輸出，以主變低壓側(cè)約320A（變比1∶1200，二次側(cè)約為0.27A）的容性負(fù)荷電流檢驗變壓器差動保護極性。根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)判斷主變壓器差動保護CT極性是否正確。

圖2 供電系統(tǒng)示意圖

4.3 校驗標(biāo)準(zhǔn)

（1）相序及對稱性：A相應(yīng)超前B相，B相超前C相，C相超前A相，各相電流幅值基本相等，相位差120°，相位偏差不超過10%。（2）兩側(cè)同名相的電流相位差不大于10%。（3）變壓器差流不應(yīng)大于勵磁涌流產(chǎn)生的差流值。根據(jù)現(xiàn)場記錄的數(shù)據(jù)，相位差和電流幅值均在允許范圍內(nèi)，變壓器差流較小，1#主變差動極性正確。1#主變CT極性數(shù)據(jù)記錄如表5、表6所示。

表5 1#主變保護裝置顯示電流 單位：A

表6 1#主變線電流相位角 單位：°

4.4 PT核相

PT核相是變壓器送電的重要步驟，如果PT二次回路接線錯誤，很可能導(dǎo)致送電時PT爆炸，燒毀PT二次接線。PT核相主要分為異源核相和同源核相，異源核相在變壓器差動保護極性校驗前進行，此時大楊莊2#主變承擔(dān)兩段母排負(fù)載，測量各段母排PT二次相電壓、線電壓、開口三角零序電壓、試驗電壓小母線對各相電壓，比較兩組PT間的各相電壓差。同源核相在備自投試驗倒閘準(zhǔn)備結(jié)束后進行，此時大楊莊主所1#、2#主變分別帶Ⅰ母、Ⅱ母運行，試驗方法與異源核相一致。另外，可采用核相儀對Ⅰ母、Ⅱ母的相同相進行異源核相，對110kV 1# GIS的PT與Ⅰ母35kV PT的相同相進行同源核相，以相位角偏差小于30°為合格。

5 備自投試驗及相關(guān)保護校驗

極性校驗結(jié)束后，通過倒閘操作恢復(fù)大學(xué)城主所正常運行模式，大楊莊主所切除所有負(fù)荷，1#、2#主變送電，進行備自投試驗，在101、102、301、302保護裝置上模擬差動保護信號，300均自投成功，模擬101、102、301、302遙控分閘或其余故障跳閘信號，300閉鎖不自投。

6 倒閘操作

系統(tǒng)初始運行模式為大學(xué)城主所兩路正常供電，大楊莊主所2#主變單路運行。極性校驗開始前需倒切為大楊莊主所1#主變帶帶3臺SVG及全線負(fù)荷，倒閘期間全線400V負(fù)荷停送電切換兩次；極性校驗后進行備自投試驗，倒切為大學(xué)城主所兩路正常供電，大楊莊主所下級負(fù)荷全部切除，1#、2#主變送電，全線400V負(fù)荷停送電切換兩次。備自投試驗結(jié)束后，恢復(fù)2#主變進行單電源供電方式，將1#主變空載運行24h無異常后帶負(fù)荷投運。

7 問題及改進

在測試過程中發(fā)現(xiàn)若干項問題，可作為后期工作參考。（1）極性測試開始，當(dāng)3臺SVG全功率啟動無功模式時，聯(lián)絡(luò)開關(guān)303過流保護跳閘，經(jīng)查看現(xiàn)場電流達到303過流保護定值390A，原因為SVG同時投運短時勵磁涌流過大導(dǎo)致跳閘，分批投運后再次進行試驗未發(fā)生類似現(xiàn)象。建議支援供電時將聯(lián)絡(luò)開關(guān)303、304均合閘，大學(xué)城主所300不合閘，使負(fù)荷電流平均分配，降低單個開關(guān)承擔(dān)的電流值。另外，容性負(fù)荷不宜長時間滿載投運，故全無功模式開啟后，應(yīng)盡快記錄變壓器相序、電流參數(shù)，判斷是否存在相序錯誤，并將容性負(fù)荷切除。（2）停電開始前將全線各變電所400V母聯(lián)自投開關(guān)打至手投手復(fù)位，三級負(fù)荷切換開關(guān)打至手動位，退出下級各變電所及大學(xué)城主變電所35kV備自投功能，防止多次倒切損壞車站設(shè)備。（3）大楊莊主所備自投測試時，其下級各站均被切除，僅靠站內(nèi)蓄電池對重要設(shè)備供電，建議該測試前做好預(yù)想，盡可能在1h內(nèi)完成，防止蓄電池電能耗盡后影響車站應(yīng)急照明、消防系統(tǒng)及設(shè)備保護裝置供電。（4）在PT核相時，如果出現(xiàn)電壓異?；兊那闆r，可將消諧裝置投入、電容負(fù)載投入或在零序PT回路并聯(lián)150W左右的燈泡，可緩解諧振現(xiàn)象。（5）極性校驗時如發(fā)生設(shè)備故障使大楊莊主所1#主變退出運行，造成全線失電，短時間內(nèi)故障無法處理則倒切至兩主所初始狀態(tài)，恢復(fù)全線供電，待故障處理完畢后再進行測試。停送電倒閘過程中因全線變壓器存在大量勵磁涌流，可能會導(dǎo)致SVG上口斷路器跳閘，可待倒閘結(jié)束后再投入4臺SVG。（6）在主變投入運行后，應(yīng)核對主所、各車站電壓進行檢查，若主所電壓偏差較大，應(yīng)進行有載調(diào)壓，確保線路牽引負(fù)載和動力照明負(fù)載電壓正常。

8 結(jié)束語

變壓器初次送電試驗應(yīng)盡量在下級負(fù)荷投運前完成，否則校驗時需多次進行倒閘操作，影響全線各個站點。試驗時正線各車站、各變電所均需安排專業(yè)人員保障，并需供電公司、施工方、運營方多方參與。試驗時間緊、任務(wù)重，指揮人員必須對試驗流程、各項數(shù)據(jù)有準(zhǔn)確認(rèn)識，針對試驗過程中各種突發(fā)情況要做好預(yù)想，應(yīng)急保障人員和應(yīng)急物資提前準(zhǔn)備到位，才能確保送電圓滿成功。