差壓環(huán)流負荷測試法在廣珠城際鐵路的應(yīng)用

馬德福

0 引言

國內(nèi)客運專線牽引變電所竣工啟動時，供電部門為確保電力系統(tǒng)的安全性，在地方電力系統(tǒng)引入電源線路送電進所后，要求所內(nèi)設(shè)備啟用前必須進行電源線路負荷測試工作。下文結(jié)合廣珠城際客運專線應(yīng)用差壓環(huán)流負荷測試法的實例，總結(jié)了常用測試方法的優(yōu)缺點，并提出注意事項以供探討。

1 負荷測試的目的

牽引變電所帶負荷測試是通過測量線路電流和電壓，以及知道線路功率后，繪制六角圖判斷二次回路接線以及二次接線的極性是否正確。

電流相量六角圖可以直觀反映同一組電流互感器三相電流IA、IB、Ic之間的關(guān)系；差動保護中不同組別電流互感器的電流之間的關(guān)系；阻抗或方向元件的電流和電壓之間的相位關(guān)系。同時也可判別電流互感器變比是否正確。

測試驗證正確后，供電部門才允許線路帶負荷運行，以確保供電系統(tǒng)能正常穩(wěn)定。

2 差壓環(huán)流負荷測試法

在普速及客運專線鐵路建設(shè)中，常用的負荷測試方法有移動電容測試法和大功率機車負載法。前者是用移動電容作為負載，通過一次接線接入變電所饋出回路而產(chǎn)生測試電流，該方法的特點是測試時間不受限制，但投入大，生產(chǎn)及使用條件較苛刻；后者是用鐵路機車加掛車體及負載，通過運行取流實現(xiàn)負荷測試，該方法真實性強，但組織難，測試時間短，成本高。

變電所差壓環(huán)流負荷測試法采用 2臺空載的主變壓器并列運行，在低壓側(cè)合環(huán)，調(diào)整2臺主變壓器電壓抽頭，使其產(chǎn)生電壓差，形成環(huán)流，進而測試外引電源線路保護參數(shù)，是新建變電所正式啟動前一種“不外加負荷”的測試方法。

為了實現(xiàn)測試目的，需要對該方法所能產(chǎn)生的一次側(cè)電流進行驗算，以獲得足夠大的電流，達到負荷測試的最低電流條件。快捷計算方法如下：

2臺變壓器電壓差百分比為ΔU% = N×Δu%

式中，N為2臺主變壓器檔位差值；Δu%為同一主變壓器相鄰兩檔電壓差百分比。

合環(huán)產(chǎn)生電流的倍數(shù)為

式中，（Z1% + Z2%）/2為2臺變壓器平均阻抗。

一次側(cè)產(chǎn)生電流為I1= IA1×β

二次側(cè)產(chǎn)生電流為I2= IA2×β

式中，IA1、IA2分別為主變壓器一次側(cè)、二次側(cè)額定電流。

根據(jù)測試需要，可通過調(diào)節(jié)2臺主變壓器檔位差改變電流的大小，重復(fù)以上計算步驟進行驗算。

3 差壓環(huán)流負荷測試法的應(yīng)用

廣珠城際軌道交通工程碧桂牽引變電所主接線如圖1所示。

圖1 廣珠城際軌道碧桂牽引變電所主接線示意圖

該所主變壓器采用單相變壓器，根據(jù)變壓器參數(shù)：分接開關(guān)分 5檔，每檔電壓差為額定電壓的2.5%，差壓環(huán)流負荷測試法分以下幾步進行計算：

（1）2臺變壓器電壓差百分比（ΔU%）：如1#變壓器采用3檔，2#變壓器采用5檔，每檔變比差為2.5%，2臺變壓器變比差（電壓差百分比）為（5 - 3）×2.5% = 5%。

（2）電流倍數(shù) β = ΔU%/(阻抗百分比/2) =5%/(10.5%/2) = 0.238。

（3）一次側(cè)產(chǎn)生電流 I1=IA1×β = 181×0.238 = 43.078 A，二次側(cè)產(chǎn)生電流 I2= IA2×β =727×0.238 = 173.026 A。

經(jīng)實踐證明，該快捷方法計算值與實際值較接近，能達到測算的目的。

總之，與差壓環(huán)流負荷測試法相比，因其他負荷測試方法外加設(shè)備和測試條件要求較高，包括外加設(shè)備參數(shù)的計算與選擇（負荷計算）、一次接線要求、各測試點時間安排配套、供電部門測試時間要求等，只有各方條件都充分且緊密配合，沿線各所同時進行才能達到良好效果。而往往因成本投入大，加上各所所屬供電管理單位安排時間不一致，且測試要求難以統(tǒng)一，最終難成其效，為此難免會對工期造成一定的影響。

而差壓環(huán)流負荷測試法在實施中，內(nèi)部條件較容易滿足，而對外部條件無特殊要求，時間上與變電所受電啟動可同步進行，故該方法有成本低、可靠性強、組織簡單、操作方便、效率高等優(yōu)點。

4 差壓環(huán)流負荷測試法應(yīng)用注意事項

差壓環(huán)流負荷測試法其原理是在變壓器二次側(cè)進行短路而形成電流，但為了保證其回路中設(shè)備及配套設(shè)施的安全，對短路所形成的電流是有限制的，否則會造成設(shè)備、設(shè)施的損壞，所以在使用該方法進行測試時，必須進行以下工作：一是兩回電源核相，相序一致，相位一致，一般同一電網(wǎng)系統(tǒng)的兩回電源都能滿足該條件；二是校核一二次短路電流是否超過設(shè)備及回路設(shè)計的額定值。在上述條件均滿足后方可使用該方法進行測試。

在實際操作中，為避免意外情況發(fā)生，一般將回路中帶負荷的其他設(shè)備移除，并切斷所有一次側(cè)與外界有連接的線路，切實做好預(yù)防措施。

變電所2臺主變壓器是重要設(shè)備，建議在測試時退出其他二次保護，保留變壓器主保護，在測試時以便檢驗相關(guān)參數(shù)。如在主變壓器二次側(cè)合環(huán)產(chǎn)生電流時，可重點檢查差動保護制動電流、差動電流是否在正常值，否則應(yīng)及時查找原因。

5 結(jié)束語

廣珠城際鐵路牽引變電所主變壓器為單相接線，結(jié)構(gòu)單一，操作簡便，根據(jù)其應(yīng)用原理，該方法適用于牽引及電力各種接線類型變壓器，區(qū)別主要是電流估算時需根據(jù)各種設(shè)備所提供的參數(shù)來選擇合適的計算辦法以實現(xiàn)計算誤差最小，同時測試操作需結(jié)合各種接線特點采取相應(yīng)可靠的措施及操作辦法，以確保該測試方法的可靠性和有效性。筆者希望差壓負荷測試法在廣珠城際鐵路的成功運用經(jīng)驗?zāi)転槠渌ㄔO(shè)線路提供借鑒。