淺談變壓器差動保護帶負荷測試

摘要:變壓器的差動保護，關系到變壓器的安全運行，本文展開討論檢驗時需要哪些測量數據，怎樣對數據進行分析判斷。

關鍵詞:變壓器 差動保護 負荷測試

0 引言

變壓器的差動保護，關系到變壓器的安全運行，大多用于變壓器做主保護。差動保護使用電氣量單純、原理簡單、保護范圍明確、動作不需延時。用負荷電流檢驗，可以查明差動保護的運行情況，可以知道差動保護的整定、接線是否正確，本文展開討論檢驗時需要哪些測量數據，怎樣對數據進行分析判斷。

1 差動保護動作原理

差動繼電器動作的工作原理依據，是基爾霍夫電流定理。當變壓器工作正常，或區外故障時，的流入電流和流出電流相等，參照為理想變壓器，此時差動繼電器不動作。當變壓器內部出現故障，產生短路電流時，差動保護接收到的二次電流和與故障點電流，發生正比關系時，變壓器進入保護狀態(差動繼電器動作)。

2 差動保護帶負荷測試的重要性

由于各種差動保護的具體實現方式不盡相同，因此，變壓器差動保護原理雖然簡單，但實現方式比較復雜，這就增加了使用中的操作難度，增大了人為出錯機率，使得正確動作率降低。不同品牌產品之間存在的細小差別，在工程設計、安裝、整定中，操作人員很容易疏忽、混淆，因為工作失誤而造成保護誤動或保護拒動。為了避免造成損失，必需進行帶負荷測試之后，再讓變壓器差動保護投入工作運行。

3 變壓器差動保護帶負荷測試內容

對線接、極性、平衡系數測算等進行檢查、復核，收集充足、完備的測試數據，排除設計、安裝、整定過程中的疏漏。

3.1 測量相間差壓(或差流)。差動保護，是依據各側CT二次電流和與差流間比值進行工作的，差流(或差壓)是差動保護帶負荷測試的重要內容。磁平衡補償型差動繼電器，可用0.5級交流電壓表分別測量和記錄A相、B相、C相差壓;電流平衡補償型差動繼電器，可用鉗形相位表分別測量和記錄A相、B相、C相差流。

3.2 測量各側電流的幅值和相位。單純依據差流參數判斷差動保護動作是否正確，是不充分的，因為差流隨負荷電流變化成正比，有些接線或變比的較小錯誤，有時不會產生明顯的差流;在負荷較小的情況下，也不會產生明顯的差流，所以測試差流后，還要用鉗形相位表在保護屏端子排處，分別測量和記錄變壓器各側A相、B相、C相電流的幅值和相位。

3.3 測量變壓器潮流。通過控制屏監、控制顯示器或者調度端上顯示的電流、有功、無功功率數據表，記錄參數大小和流向，作為CT變比、極性分析的參數基礎。測量變壓器潮流時，負荷電流越大，各種錯誤在差流中的數據體現就越明顯，也越容易判斷。在變壓器的實際運行中，由于網絡限制負荷電流不會很大，但應滿足測試儀器精度要求，以及差流和負荷電流的可比性。否則，差動保護的準確性就難以判斷。

4 變壓器差動保護帶負荷測試數據分析

對收集的測試數據進行分析、判斷。精通變壓器差動保護原理，熟練掌握變壓器差動保護實現方式，是帶負荷測試的關鍵，二者缺一不可，否則，或有錯誤不得發現，或得出結論錯誤。數據分析應按以下方法進行。

4.1 檢查電流相序

接線正確時，各側電流都是正序:A相在B相前，B相在C相前，C相在A相前。否則可能是:在一次設備倒換相別時最容易發生的情況是，在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應;由于安裝人員的馬虎可能發生的情況是，從端子箱到保護屏的電纜芯接反。

4.2 檢查電流的對稱性

4.2.1 每側A相、B相、C相電流幅值基本相等，相位差120°。若一相幅值偏差大于12°，則有可能:a.三相負荷不對稱，一相電流偏大或偏小。b.三相負荷對稱，但波動較大，造成一相負荷大，一相負荷小。c.CT變比接錯，比如二次繞組抽頭接錯。d.存在寄生回路，比如在剝電纜皮時絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減小。

4.2.2 若某兩相相位偏差大于12°，則有可能:a.負荷功率因數波動較大，造成一相功率因數大，另一相功率因數小。b.存在寄生回路，造成該相電流相位偏移。

4.3 檢查各側電流幅值，核實CT變比，該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大于10%，則有可能:

4.3.1 CT的一次線未按整定變比進行串聯或并聯。

4.3.2 CT的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。

4.4 檢查兩(或三)側同名相電流相位，查看差動保護電流回路極性組合的正確性一種是將變壓器Y型側CT二次繞組接成△，另一種是變壓器各側CT二次繞組都接成Y型。對于前一種接線，其兩側二次電流相位應相差180°，而對于后一種接線，其兩側二次電流相位相差角度與變壓器接線方式有關。比如一臺變壓器為Y-Y-△-11接線，當其高、低壓側運行時，其高壓側二次電流應超前低壓側(11—6)×30°，而當其高、中壓側運行時，其高壓側二次電流和中壓側電流仍相差180°。若兩側同名相電流相位差不滿足上述要求，則有可能:

4.4.1 將CT二次繞組組合成△時，極性弄錯或相別弄錯，比如Y-Y-△-11變壓器在組合Y型側CT二次繞組時，組合后的A相電流應在A相CT極性端和B相CT非極性端的連接點上引出，而不能在A相CT極性端和C相CT非極性端的連接點上引出。

4.4.2 一側CT二次繞組極性接反

在安裝CT時，由于某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時，二次極性要做相應顛倒，否則就會發生這種情況。

4.5 檢查差流(或差壓)大小，查看整定值的正確性

對勵磁電流和改變分接頭引起的差流，變壓器差動保護一般不進行補償，而采用帶動作門檻和制動特性來克服，所以，測得的差流(或差壓)不會等于零。對于差流，我們不妨用變壓器勵磁電流產生的差流值為標準。比如一臺變壓器的勵磁電流(空載電流)為1.2%，基本側額定二次電流為5A，則由勵磁電流產生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我們衡量差流合格的標準。對于差壓，《新編保護繼電器校驗》中規定:差壓不能大于150mv。否則，有可能是:

4.5.1 變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致。根據實際分接頭位置對應的額定電壓或運行變壓器各側母線電壓，重新計算變壓器各側額定二次電流，再由額定二次電流計算各側平衡系數或平衡線圈匝數，再將計算出的各側平衡系數或平衡線圈匝數擺放在差動保護上，再次測量差流(或差壓)，如果差流(或差壓)滿足要求，則說明差流(或差壓)偏大是由變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致引起，變壓器整定值仍正確，如果差流(或差壓)不滿足要求，則整定值還存在其它問題。

4.5.2 變壓器Y型側額定二次電流算錯，造成平衡系數整定錯。

4.5.3 平衡系數算錯。通常是先將基本側平衡系數整定為1，再用基本側額定二次電流除以另側電流得到另側平衡系數，如果誤用另側額定二次電流除以基本側電流，平衡系數就會算錯。

4.5.4 以上各種因素，都會最終造成差流(或差壓)不滿足要求，但我們只要依次檢查，就會將這些因素一個個排除。