220kV變壓器一次升流試驗

羅智愷

摘 要：220kV變壓器在各側電流互感器的變比和接線方式較為復雜，在正式投產之前進行一次升流試驗能夠較全面的驗證各側電流互感器的變比，極性，組別和內部二次引出線的正確性，從而保證了保護測控裝置的可靠性。本文先對變壓器等效電路及其參數計算進行了介紹，然后提出了一次升流的試驗方案，并將理論值和實際試驗值進行對比驗證，保證了試驗結果的正確性。

關鍵詞：變壓器；短路阻抗；等效電路；一次升流；相位圖

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）09-0074-04

1 引言

變壓器作為220kV變電站的主要電氣設備，它將220kV、110kV、10kV三個不同電壓等級的系統連接起來，是傳輸電能的重要一次設備。主變各側電流互感器（TA）數目多，變比各不相同，在主變基建安裝或者二次接線工作中，有時會碰到主變 TA變比、極性、二次繞組接線錯誤的情況，使得變壓保護不能準確工作。在實際工程中，通常采用將單個TA一次升流，干電池點極性或者用TA測試儀進行測試，來進行TA的變比，極性，繞組組別進行校驗。由于這種方法沒有能夠盡可能模擬主變運行時的狀況，可能會造成一些疏忽，給變電站投產后的正常運行留下隱患。

根據驗收現場的實際情況，本文提出使用變電站檢修電源（380V）對220kV變壓器三側TA進行一次升流試驗，同時檢測各側TA的變比、極性、繞組組別和互感器的二次接線情況。

2 220kV三繞組變壓器各側電流互感器配置

220kV變電站主變根據《南方電網220kV變電站二次接線標準》，其接線簡圖如圖1所示。

從220kV變電站變壓器典型接線圖上可以看出，主變高、中、低三側斷路器對應的電流互感器分別為TA1、TA4、TA7，變壓器本體分別裝有高、中壓側套管電流互感器，分別為TA2、TA5，高壓側，中壓側的中性點套管電流互感器分別為TA3、TA6。220kV主變的電氣量主保護為差動保護（包括穩態比率差動，差動速斷，工頻變化量比率差動，零序比率差動等），采集主變三側斷路器的TA電流進行矢量求和，得到差動電流大小。主變的TA極性一般如圖1所放置，通常主變的各側TA極性端P1靠母線側。

3 220kV變壓器模型建立

3.1 雙繞組變壓器等效電路

雙繞組變壓器等效電路如圖2所示，下面將對電路參數計算進行說明：

GT、BT為勵磁繞組的電導、電納，在作變壓器負載運行和短路情況的定量分析時可以將勵磁回路斷開，從而得到一個更簡單的電路如圖3，稱為變壓器的簡化等效電路。

變壓器在做短路試驗時，通常是將一側繞組進行短接，在另一側繞組通過調壓變壓器進行加壓，當短路側電流達到該側繞組的額定值后，所測得的有功功率即為短路損耗。此時由于電壓低，故鐵損可以忽略不計，認為短路損耗PS（kW）與變壓器滿載后兩側繞組中的總有功功率損耗（即銅耗PCu）相等，即

3.2 三繞組變壓器等效電路

三繞組變壓器的等效電路如圖4所示，下面對電路參數計算進行說明：

通常來說，可以將三繞組變壓器的任何一個或兩個繞組作為一次側，另外兩個或一個繞組作為二次側。功率的傳輸方向是從變壓器的一次側傳向二次側，即一次側繞組的有功（無功）功率等于二次繞組的有功（無功）功率之和。實際運行中，各二次繞組的輸出功率是由其所帶負載容量而定。因此二次繞組的容量應由各二次繞組可能輸出的最大容量確定。所以，各繞組的容量可以不相等，一般將三個繞組中容量最大的一個繞組的容量作為變壓器的額定容量。變壓器的制造商一般提供將三個繞組兩兩作短路試驗時測得的短路損耗數據，在作高低壓短路試驗時，短路損耗是以低壓側額定容量作為基準的，所以需要將短路損耗以高壓側額定容量為基準進行規算。具體折算公式如下所示：

然后根據雙繞組變壓器計算RT的方法計算出三繞組變壓各側的RT（RT1為高壓側電阻，RT2為中壓側電阻，RT3為低壓側電阻）。

由于變壓器制造商提供的短路電壓比總是以高壓側額定容量為基準的，在計算電抗時就不需要折算了。利用以下公式，可以得出三繞組變壓器各側的短路電壓比：

然后根據雙繞組變壓器計算XT的方法計算出三繞組變壓各側的XT（XT1為高壓側電抗，XT2為中壓側電抗，XT3為低壓側電抗）。

3.3 實際模型建立

常規的220kV變電站變壓器接線簡圖如圖1所示，主變的高、中壓側三相星形接線，低壓側三相套管首尾相連組合為三角形接線，經過電抗器與低壓側斷路器相連再接到低壓側母線。主變壓器參數如表1所示。

4 實例分析

4.1 一次升流試驗說明

一次升流的方法采用將變壓器兩兩繞組分別進行升流試驗，這是為了確保主變各側TA都有電流流過。為了使得升流時產生的電流最大，一般選擇高壓-中壓側升流、中壓-低壓側升流。在高壓-中壓側升流試驗中，通常是在中壓側加電源，將高壓側三相短接（一般是將高壓側三相短路接地）。在使用的電壓大小一定的情況下，在中壓側加電源所得的短路電流要比在高壓側加電源所得的短路電流大，這樣可以使電流互感器的二次電流幅值盡可能大，方便校驗。在中壓-低壓側升流試驗中，通常選擇電源加在中壓側，將低壓側三相短路（一般通過10kV接地小車接地），通過短路電流來校驗主變低壓側短路TA。

4.2 具體方案說明

根據前面的分析，高壓—中壓側升流試驗時，在主變中壓側P1點加380V動力電源，斷開高壓側22011、22012母線隔離開關，斷開10kV側斷路器，合上2201B0接地刀閘，構成電流回路。在中壓—低壓側升流試驗時，在主變中壓側P1點加380V電源，合上10kV低壓側隔離開關、斷路器，通過接地小車將10kV母線接地，斷開高壓側22014隔離開關。其等效電路圖如圖5所示。

根據理論公式計算出各側電流大小，同時根據理論分析畫出主變各側的電流、電壓相量關系圖。用相位儀測量主變各側的電壓、電流幅值和相角后，將實際的一次升流數據與理論分析的結果進行對比，來檢查主變各側電流互感器的極性和變比的使用正確與否。之后再通過在電流互感器本體的二次接線盒處，對不同組別的繞組進行短接，通過查看相應接入裝置的電流采樣是否明顯減小來判斷保護、母差、錄波、測量、計量等組別的接入是否正確。

比較表2、表3和表4可知，試驗所得數據和理論計算數據相比，誤差在允許范圍之內。因此，通過使用站內380V檢修電源對三繞組變壓器進行一次升流能夠準確地檢驗出主變各側套管和斷路器電流互感器的變比，極性、繞組組別、二次接線是否正確，確保主變具備投產條件。

5 結束語

一次升流試驗在變壓器調試驗收過程中能夠有效地檢查其各側電流互感器二次回路接線的正確性和完整性。本文通過三繞組變壓器的短路阻抗計算公式與其等效電路，進行各側短路電壓比和短路損耗的折算，計算出一次升流的理論值（在計算主變等效電路參數時，需要注意阻抗電壓比和短路損耗的基準）。根據變壓器的各側繞組接線方式，得出適合驗收現場的一次升流具體方案，從而得到各側電流、電壓的相位關系。將得到的一次升流試驗數據與理論數據相對比可知，試驗方案可行，試驗結果正確。

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