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浅谈变压器差动保护带负荷测试

http://www.electric.hc360.com2005年11月22日08:40 来源:中国工控信息网T|T

    摘要: 针对变压器差动保护在设计、安装、整定过程中可能出现的各种问题,结合变压器差动保护原理,提出了带负荷测试的内容及分析、判断方法。

    关键词: 带负荷测试 测试内容 测试数据分析

1 引言

  差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时,一直用于变压器做主保护, 其运行情况直接关系到变压器的安危。怎样才知道差动保护的运行情况呢?怎样才知道差动保护的整定、接线正确呢?唯有用负荷电流检验。但检验时要测哪些量?测得的数据又怎样分析、判断呢?下面就针对这些问题做些讨论。

2 变压器差动保护的简要原理

  差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流,差动继电器动作。

3 变压器差动保护带负荷测试的重要性

  变压器差动保护原理简单,但实现方式复杂,加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同,更增加了其在具体使用中的复杂性,使人为出错机率增大,正确动作率降低。比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变压器Y型侧额定二次电流时不乘以,而南瑞公司的保护要乘以。这些细小的差别,设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆,从而造成保护误动、拒动。为了防范于未然,就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。

4 变压器差动保护带负荷测试内容

  要排除设计、安装、整定过程中的疏漏(如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等),就要收集充足、完备的测试数据。

  1.差流(或差压)。变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的,所以,差流(或差压)是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器(如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器),用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流,并记录;磁平衡补偿的差动继电器(如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器),用0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压,并记录。

  2.各侧电流的幅值和相位。只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的,因为一些接线或变比的小错误,往往不会产生明显的差流,且差流随负荷电流变化,负荷小,差流跟着变小,所以,除测试差流外,还要用钳形相位表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(相位以一相PT二次电压做参考),并记录。此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。

  3.变压器潮流。通过控制屏上的电流、有功、无功功率表,或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据,或者调度端的电流、有功、无功功率遥测数据,记录变压器各侧电流大小,有功、无功功率大小和流向,为CT变比、极性分析奠定基础。

  负荷电流要多大呢?当然越大越好,负荷电流越大,各种错误在差流中的体现就越明显,就越容易判断。然而,实际运行的变压器,负荷电流受网络限制,不会很大,但至少应满足所用测试仪器精度要求,以及差流和负荷电流的可比性。若二次负荷电流只有0.2A而差流有65mA时,判断差动保护的正确性就相当困难。

5 变压器差动保护带负荷测试数据分析

  数据收集完后,便是对数据的分析、判断。数据分析是带负荷测试最关键的一步,如果马虎,或对变压器差动保护原理和实现方式把握不够,就会让一个个错误溜走,得出错误的结论。那么对于测得的数据我们应从哪些方面着手呢?

5.1 看电流相序

  正确接线下,各侧电流都是正序:A相超前B相,B相超前C相,C相超前A相。若与此不符,则有可能:

  a.在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应,比如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上,这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。

  b.从端子箱到保护屏的电缆芯接反,比如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路,在保护屏上却接B相电流输入端子,这种情况一般由安装人员的马虎造成。

5.2 看电流的对称性

  每侧A相、B相、C相电流幅值基本相等,相位互差120°,即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°。若一相幅值偏差大于10%,则有可能:

  a.变压器负荷三相不对称,一相电流偏大或一相电流偏小。

  b.变压器负荷三相对称,但波动较大,造成测量一相电流幅值时负荷大,而测另一相时负荷小。

  c.某一相CT变比接错,比如该相CT二次绕组抽头接错。

  d.某一相电流存在寄生回路,比如某一根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤,对电缆屏蔽层形成漏电流,造成流入保护屏的电流减小。

  若某两相相位偏差大于10%,则有可能:

  a.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。

  b.某一相电流存在寄生回路,造成该相电流相位偏移。

5.3 看各侧电流幅值,核实CT变比

  用变压器各侧一次电流除以二次电流,得到实际CT变比,该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大于10%,则有可能:

  a.CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。

  b.CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。

5.4 看两(或三)侧同名相电流相位,检查差动保护电流回路极性组合的正确性

  这里要将两种接线分别对待,一种是将变压器Y型侧CT二次绕组接成△,另一种是变压器各侧CT二次绕组都接成Y型。对于前一种接线,其两侧二次电流相位应相差180°(三圈变压器,可分别运行两侧,来检查差动保护电流回路极性组合的正确性),而对于后一种接线,其两侧二次电流相位相差角度与变压器接线方式有关。比如一台变压器为Y-Y-△-11接线,当其高、低压侧运行时,其高压侧二次电流应超前低压侧(11—6)×30°,而当其高、中压侧运行时,其高压侧二次电流和中压侧电流仍相差180°。若两侧同名相电流相位差不满足上述要求(偏差大于10°),则有可能:

  a.将CT二次绕组组合成△时,极性弄错或相别弄错,比如Y-Y-△-11变压器在组合Y型侧CT二次绕组时,组合后的A相电流应在A相CT极性端和B相CT非极性端(或A相CT非极性端和B相CT极性端)的连接点上引出,而不能在A相CT极性端和C相CT非极性端(或A相CT非极性端和C相CT极性端)的连接点上引出。

  b.一侧CT二次绕组极性接反。在安装CT时,由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时,二次极性要做相应颠倒,如果二次极性未颠倒,就会发生这种情况。

5.5 看差流(或差压)大小,检查整定值的正确性

  对励磁电流和改变分接头引起的差流,变压器差动保护一般不进行补偿,而采用带动作门槛和制动特性来克服,所以,测得的差流(或差压)不会等于零。那用什么标准来衡量差流(或差压)合格呢? 对于差流,我们不妨用变压器励磁电流产生的差流值为标准。比如一台变压器的励磁电流(空载电流)为1.2%, 基本侧额定二次电流为5A,则由励磁电流产生的差流等于1.2%×5=0.06A,0.06A便是我们衡量差流合格的标准。对于差压,我们引用《新编保护继电器校验》中的规定:差压不能大于150mv。如果变压器差流不大于励磁电流产生的差流值(或者差压不大于150mv),则该台变压器整定值正确;否则,有可能是:

  a.变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。对此,我们有以下证实方法:根据实际分接头位置对应的额定电压或运行变压器各侧母线电压,重新计算变压器各侧额定二次电流,再由额定二次电流计算各侧平衡系数或平衡线圈匝数,再将计算出的各侧平衡系数或平衡线圈匝数摆放在差动保护上,再次测量差流(或差压),如果差流(或差压)满足要求,则说明差流(或差压)偏大是由变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致引起,变压器整定值仍正确,如果差流(或差压)不满足要求,则整定值还存在其它问题。

  b.变压器Y型侧额定二次电流算错。由于微机变压器差动保护在“计算Y型侧额定二次电流乘不乘”问题上没有统一,所以,整定人员容易将Y型侧额定二次电流算错,从而,造成平衡系数整定错。

  c.平衡系数算错。计算平衡系数时,通常是先将基本侧平衡系数整定为1,再用基本侧额定二次电流除以另侧电流得到另侧平衡系数,如果误用另侧额定二次电流除以基本侧电流,平衡系数就会算错。

  d.5.1—5.4中列举的各种因素,都会最终造成差流(或差压)不满足要求,但我们只要按照5.1—5.4依次检查,就会将这些因素一个个排除,此处就不再赘述。

6 结束语

  带负荷测试对变压器差动保护的安全运行起着至关重要的作用,对其我们要有足够的重视。带负荷测试前,要深入了解变压器差动保护原理、实现方式和定值意义,熟悉现场接线;带负荷测试中,要按照带负荷测试内容,认真、仔细、全面收集数据;带负荷测试后,要对照上述5条分析方法,逐一检查、逐一判断。只要切实做到了这三点,变压器差动保护就万无一失了。

责任编辑:杨涵

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