劉東遠 澄合礦務局電力中心

淺談變壓器差動保護二次接線測試方法

劉東遠 澄合礦務局電力中心

變壓器差動保護作為變壓器的主保護，其能否正常運行直接影響變電站的安全供電，因此，在變壓器投運后，必須通過測試來確保差動保護二次接線的正確無誤，本文簡要介紹了變壓器差動保護二次回路接線的測試方法。

差動保護 二次接線 帶負荷測試 環(huán)流法

一、引言

變壓器差動保護用以反應變壓器繞組、套管和引出線的相間短路、中性點直接接地側(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行。通過怎樣的方法才能判別差動保護二次回路接線的正確性呢？下面就針對這個問題做些討論。

二、變壓器差動保護的簡要原理

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

三、變壓器差動保護測試的必要性

變壓器差動保護對TA的極性有嚴格的要求。如果在安裝時TA的極性接錯，就會造成差動保護誤動或拒動。如果誤動就會造成變電站失壓事故，如果拒動就會造成越級跳閘或變壓器燒毀事故，后果將非常嚴重。因此，規(guī)程要求：“變壓器新裝、大修后投運及運行中變壓器差動保護用電流互感器二次回路更改后須經(jīng)試驗正確后，方允許差動保護啟動”。

四、差動保護二次接線測試的方法

差動保護二次接線測試方法主要有三種：一次通流測試法、帶負荷測試法和利用變壓器環(huán)流測試法。

1.一次通流測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，來測試差動保護二次接線。這種方法操作比較簡單，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TA極性及二次接線中存在的問題，還需要在變壓器投運后進行進一步的檢測。

2.帶負荷測試是最常規(guī)有效的測試方法。就是在變壓器投運后，通過運行方式的調(diào)整，讓變壓器帶一定的負荷或者通過投退電容器充當負荷，來進行變壓器差動保護二次接線測試，檢驗TA極性和二次回路接線的正確性。

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

五、環(huán)流法測試的應用

目前，常用的測試方法是帶負荷測試法，但對于新建變電站基本沒有負荷或者是負荷太小，不能滿足帶負荷測試的要求。特別是煤礦新建變電站一般都有兩 臺及以上主變壓器，投運時往往低壓側(cè)出線還沒有負荷或負荷不滿足測試要求，而且無功補償選用的是SVG動態(tài)無功補償裝置，導致差動保護二次接線測試無法實施。若等到煤礦帶上足夠的負荷后再進行帶負荷測試，一是周期較長給調(diào)試單位帶來負擔，二是一旦在測試中發(fā)現(xiàn)問題，就需要進行大量的倒閘操作，給煤礦安全供電帶來威脅。因此，只能環(huán)流法進行測試。

對于有載調(diào)壓變壓器，將兩臺變壓器并列運行后，在低壓側(cè)合環(huán)，再調(diào)整變壓器的檔位，使兩臺變壓器分接頭差2-3個檔位；對于無載調(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試），使兩臺變壓器分接頭差2個檔位，再將兩臺變壓器并列運行并在低壓側(cè)合環(huán)。這樣由于兩臺變壓器產(chǎn)生電壓差，從而產(chǎn)生了循環(huán)電流，并且能夠滿足測試精度的要求。這種方法安全可靠，操作簡單，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號變分頭在4檔，調(diào)節(jié)2號變分接頭到6檔，便可產(chǎn)生滿足測試要求的環(huán)流。

圖1 環(huán)流法測示意圖

運行方式：斷路器3514合，3515分，斷路器3500、3501、3502、101、102，100合，固定1號變分接頭在4檔，調(diào)節(jié)2號變分接頭6檔。由于兩個變壓器內(nèi)部電壓不同，將產(chǎn)生環(huán)流。此時環(huán)流在聯(lián)絡斷路器3500-#2變壓器-斷路器102-100-101-#1變壓器-斷路器3501-3500中流動，3514斷路器沒有電流流過。在這種運行方式下，分別對#1、#2變壓器進行差動保護二次接線測試，對于三繞組變壓器可以在中壓側(cè)和低壓側(cè)分別合環(huán)來進行測試。

六、變壓器差動保護二次接線測試的內(nèi)容

變壓器差動保護二次接線測試是為了排除TA極性接反，二次電流回路接線錯誤，整定值算錯或輸錯等問題，在測試中要重點測試以下數(shù)據(jù)。

1.測量差流。差流的大小直接關(guān)系到變壓器差動保護是否動作，因此，差流是差動保護二次接線測試的重要內(nèi)容。一般情況下通過鉗形相位表測出3相差流，目前微機保護能夠直接測出3相差流，我們可以通過微機保護的液晶顯示屏直接讀出，正常情況下不大于0.06A。

2.測量各側(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。從后臺機讀出變壓器各側(cè)的有功功率和無功功率，進行分析并判斷潮流方向。

4.繪制變壓器差動保護六角圖。所謂六角圖法就是通過以高壓側(cè)二次電壓為基準，測出主變各側(cè)電流的大小及相角，按比例在坐標平面上繪制而成的向量圖。通過對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小（讀表時需同時讀出），然后繪制出六角圖。對于采用二次接線補償?shù)牟顒颖Ｗo，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；對于采用軟件補償?shù)牡奈C差動保護，變壓器 Y、△側(cè)差動保護TA二次側(cè)都采用 Y 接線，所以，在六角圖繪制分析時， 變壓器Y、△側(cè)對應相電流的相角不再是 180°，而是 Y 側(cè)的相電流相角應超前△側(cè)150°。在測試過程中，通過六角圖的分析可以有效地判斷出差動保護TA的極性及二次接線是否正確。那么，怎樣能快速判斷差動保護TA的極性及二次接線的錯誤呢？我們可以根據(jù)六角圖和電流之間的關(guān)系式進行反推。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， 在差動保護二次接線測試時， 測得數(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│=││=││，因為減極性規(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

變壓器差動保護的工作原理雖然不很復雜，但在生產(chǎn)實際中，經(jīng)常會出現(xiàn)TA極性接反、相序接反、二次接線錯誤以及整定值計算錯誤等問題，差動保護誤動、拒動的事故也時有發(fā)生，給煤礦安全供電造成了極大的威脅。因此，為了確保差動保護二次接線正確， 我們要在設(shè)備安裝調(diào)試期間，嚴把技術(shù)質(zhì)量關(guān)，嚴格按照安裝調(diào)試規(guī)范對設(shè)備進行安裝調(diào)試,確保差動保護TA的極性、二次接線、保護整定值的計算與輸入正確無誤。最后，還要依靠投運后二次接線測試，特別是利用“環(huán)流法”這種值得推廣的測試的方法及時發(fā)現(xiàn)問題。防止變壓器帶負荷后差動保護誤動作事故的發(fā)生，確保煤礦變電站安全供電。

[1]曲靜.應用變壓器差壓環(huán)流法測量變壓器差動保護相位[J].東北電力技術(shù),2005;02.

[2]丁泠允,胡晶晶.變壓器比率差動保護原理及校驗方法[J]．繼電器,2007;35(12)．

[3]張建立,韓鵬飛.變壓器差動保護帶負荷校驗方法[J].華中電力,2009;02.