变压器差动保护带负荷测试分析

变压器差动保护带负荷测试分析

欧东辉

（广东电网有限责任公司河源供电局517000）

摘要：变压器是变电站内重要设备，而变压器差动保护是保证变压器安全运行重要保证。为防止差动保护在投运后留下隐患引起的拒动或误动给变压器带灾难性影响，必须对差动保护在变压器在投运前进行带负荷测试，以彻底消除差动保护安全隐患。全文结合本人实际工作经验，介绍主变带负荷测试方法，以及用该方法测试具体数据的分析，其分析内容包括了差动保护二次回路相序、CT变比、CT极性及系统参数的整定，并在其中提出了自己工作上遇到实际问题的解决办法。

关键词：带负荷测试；差流；ＣＴ极性；系统参数

０引言

差动保护是变压器主保护之一，能快速无时限切除其保护范围内各种故障，其范围包括变压器本身、各侧CT及变压器套管引出线之间。所以构成差动保护的二次回路由主变各侧CT汇集到保护装置，接线较为复杂，容易造成安全隐患。长期运行经验表明：新主变投产前或差动二次回路更改后重新投运时进行带负荷测试是确保主变差动回路良好性的最后一道防线。必须用带负荷测试确认主变差流，主变各侧CT变比、极性，二次回路相序及其系统参数的定值的正确性。

1带负荷测试的方法

带负荷测试就是我们利用相位表在主变带负荷时，一般习惯以高压侧或低压侧A相电压为基准，用钳形相位表保持同一方向在保护屏端子排依次测出变压器各侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流的幅值和相位，同时记录下监控后台机主变各侧间隔潮流的有功功率、无功功率送受情况及一次电流大小，然后根据测量数值作出向量图进行具体细致分析，判断出变压器差动保护的运行性能。

2带负荷测实例分析

2.1实测数据

根据以上带负荷测试方法，实测出我局新建220kV热水变电站主变投运时高低压两侧具体数据如下表1、表2、表3所示。

其中+P、+Q为输出有功无功；-P、-Q为受进有功无功；ia、ib、ic为低压侧保护电流；IA、IB、IC为高压侧保护电流。

2.2差动保护二次回路相序分析

根据2.1数据分析可知，主变各侧Ａ相电流超前Ｂ相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°，且电流幅值基本相等，相位互差120°，可判断为主变各侧为正序电流且相序正确。若有某两相相位偏差大于10%时，则原因一是变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小，应反复多测几次进行对比分析。我们这次新站投产，还没出线负荷，测试的是电容器负荷，较为稳定，所以不存在此问题；原因二是电流回路存在寄生回路或有两点接地，造成该相电流相位偏移或是分流，应查明原因；若是三相电流幅值明显不平衡或是相位偏差过大时，应考虑是否相序接反。

2.3差动保护二次回路CT变比分析

在差动保护二次回路接线、相序正确的情况下，用所测的高低压侧一次电流值与各自二次电流的比值，再与CT额定变比核对是否一致。例如高压侧A相实际变比为58.59/0.049=1195.7/1，与额定变比1200/1基本一致。低压侧A相实际变比为1337.89/0.335=3993.7/1，与额定变比4000/1基本一致。若是CT实际变比比额定变比大一倍或是小一倍的关系，应考虑的原因一是CT的一次接线未按整定变比进行并联或串联；原因二是CT的二次接线未按整定变比接在相应的抽头上。

2.4差动保护回路CT极性的分析

差动保护回路CT极性有两部分需要分析确认。一是主变各侧三相之间的极性，二是高低压两侧之间的极性，必须规定为同一个方向，比如规定各侧CT电流同时流出母线为正极性，流入母线则为反极性。所以正确分析差动保护各侧CT的极性，除了需了解主变一次接线方式外，还需要了解各侧CT的接线方式。例如主变接线是Y-Y-△-11型，对变压器Y型侧CT二次绕组接成△时，其高低两侧电流正常时一侧流进另一侧流出，相位应差180°，但同样对于主变接线是Y-Y-△-11型，其各侧CT二次绕组都接成Y时，高压侧二次电流应超前低压侧（11-6）×30°的相位。在我局使用的主变微机保护CT接线都采用后一种接线，然后利用微机内部程序计算进行相位和幅值校正补偿，灵活实现Y-△转换。由2.1可知，高压侧A相电流超前低压侧为（239°-91）=148°，同理高压侧B、C两相分别超前低压侧b、c两相为143°和146°，基本符合以上原理分析，主变各侧CT极性接线正确。但由于负荷过小，还有仪器测量误差的原因造成最大有7°相位差，鉴于高低压各侧三相电流幅值相等且保护装置无差流，可认为是由测量误差引起。若是有其中一相CT极性接反，保护装置中那一相差流会非常明显。若是误差超过10°以上时，不管保护装置有无差流，都应及时找出出现误差的原因。我在实际工作中就遇到过变压器带火车牵引站的负荷测试时，保护装置并无差流，但主变两侧三相电流值却不平衡，高低压两侧同相相位差也有15°，最后查明原因是对侧牵引站使用的是两相负荷而引起。

2.5潮流及差动保护差流分析

由2.1中可以明显地分析出高压侧受进无功为负值，低压侧是输出有功为正值，两者数值几乎相等。而二次测量值，以高低压侧A相为例，高压侧电流是流进母线为负，低压侧电流是流出母线为正，而数值计算二次回路高低压两侧无功功率值也基本相等，说明差动二次回路能正确反映一次负荷。若是计算不一致时，我们常遇到的此问题，最后检查出是其后台监控机没按CT实际变比设好而导致。

对于差流，变压器差动保护是采用抬高差动保护动作门槛值和采用具有制动特性继电器来克服主变空载合闸时的励磁涌流或是改变分接头时三相不致引起的差流，我们一般以变压器额定空载电流百分比与高压侧二次额定电流乘积为判断标准。比如空载电流为1.2%,高压侧额定二次电流为1A，则由空载电流产生的差流等于1.2%×1=0.012A，0.012A就是衡量差流合格的标准。在有各种错误的差动保护回路中，差流值是随着负荷电流的增大在而增大的，因此测试的负荷电流越大，在差回路中的差流就越明显，越容易判断，所以带负荷测试时，应使测试负荷越大越好。但在实际生产工作中，却又很难实现这一条件，有时不得不在较小的负荷电流下进行测试工作，因此有时单靠查看差动保护装置有无差流是不够严谨的，必须靠测量精度较高仪器来综合测量判断。在我们这次的测试中，保护装置测量到的差流为零，若是测到差流有10mA左右的话，与高压侧负荷电流49mA比起来误差就会很大，就非常难以判断是差动回路的问题或是测量误差引起的问题了。

3差动保护装置系统参数整定分析

变压器系统参数值与系统实际的运行值整定的正确与否，直接关系到差动保护的性能。系统各侧额定电压值必须尽量接近各侧实际运行电压值，否则会对装置计算差流产生影响，一般取各侧变压器额定电压值。变压器容量一般应取变压器实际额定容量。但在我们实际生产中，对于我局使用较为普遍的RCS-900系列微机保护，有时在CT参数设置正确的情况下，曾发生过一特殊的保护装置报“平衡系数”出错的例子，在现场CT变比无法改变的情况下，解决的办法是采取改变系统参数变压器容量的定值，此时应注意差动保护起动电流值及差动速断电流值也应作相应改变。比如将变压器容量提高了1.5倍时，则主变各侧额定电流将放大1.5倍，所以差动保护起动电流计算定值及差动速断电流计算定值都应同时缩小1.5倍。

其实，以上分析的各种情况若出现错误，都会使保护装置造成差流，分析造成差流原因时应按以上各项逐一排查综合判断。

4结束语

变压器差动保护带负荷测试是差动保护回路排除隐患的最后一道安全防线。测试时使用正确测试方法，全面准确地收集测试数据，测试后需迅速准确地作出分析判断，在实际在工作中，有时还须经验的累积作出正确选择。依上述测试方法分析判断，能快速解决发现隐患并可对差动保护回路的安全性作出正确的结论，使差动保护安全无隐患地投入运行。

参考文献

[1]国家电力调度中心，电力系统继电保护实用技术问答(第二版)[M]，北京，中国电力出版社，1999.11.

[2]南京南瑞继保有限公司，RCS-9000系列变压器保护技术和使用说明书，ZL_DYBH0305.0811.