變壓器保護帶負荷校驗

彭文輝

摘 要：當電網發生故障時，保護裝置必須正確、迅速切除故障，防止事故擴大造成大面積停電，以保證電力系統安全、穩定運行。通過電流互感器二次接線錯誤引起變壓器差動保護誤動作，分析了電流互感器一次接線壓接錯誤形成一次附加回路造成RCS-978穩態比率差動保護存在誤動可能性。

關鍵詞：變壓器;保護;負荷

1.前言

當電網發生故障時，保護裝置必須正確、迅速切除故障，防止事故擴大造成大面積停電，以保證電力系統安全、穩定運行。通過電流互感器二次接線錯誤引起變壓器差動保護誤動作，分析了電流互感器一次接線壓接錯誤形成一次附加回路造成RCS-978穩態比率差動保護存在誤動可能性。從事故分析可見，繼電保護裝置不正確動作除了部分裝置本身存在缺陷外，電流回路接線不當極易引起繼電保護不正確動作。為了檢驗電流互感器二次接線及變比正確性，規程規定新安裝的或設備回路經較大變動的裝置在投入運行前必須用一次電流和工作電壓加以校驗。

變壓器差動保護是利用基爾霍夫電流定理工作的，當變壓器正常工作或區外故障時，差動繼電器不動作，當變壓器內部故障時，兩側（或三側）向故障點提供短路電流，差動繼電器感受到故障點電流而動作。變壓器差動保護原理簡單，但實現方式復雜，加上各保護廠家的變壓器差動保護在細節上各不相同，使人為出錯機率增大，正確動作率會相對降低，易引發事故。為了防范于未然，本文以RCS-978變壓器保護為例深入分析變壓器差動保護帶負荷校驗技術，為確保變壓器安全投運、檢驗二次回路正確性提供一定的參考價值。

2.帶負荷校驗步驟

變壓器差動保護在變壓器充電時應投入，帶負荷時為防止差流引起誤動作必須停用。因此，其帶負荷校驗步驟如下：將變壓器差動保護投入運用;對變壓器進行充電;充電成功后，停用變壓器差動保護，退出所有壓板;變壓器帶上負荷后，由繼電保護人員進行校驗工作;證實二次接線及電流互感器極性正確無誤，帶負荷校驗正確后，將變壓器差動保護投入運行。

3.應測試的數據

為了排除設計、安裝、整定過程中的疏漏，在變壓器差動保護帶負荷校驗時要測試以下數據：

一是差流。變壓器差動保護是依靠各側電流互感器二次和電流（即差流）工作的，因此差流是其重要測試內容。用鉗形相位表或通過微機保護的液晶顯示屏可依次測出各相差流;

二是各側電流的幅值和相位。差流隨負荷電流而變化，負荷小，差流變小，而且一些小的接線或變比錯誤不會產生明顯的差流，因此只憑差流判斷差動保護正確性是不充分的。除測試差流外，還應用鉗形相位表測試并記錄變壓器各側各相電流的幅值和相位。

三是變壓器潮流。通過后臺監控機的數據記錄變壓器各側電流大小，有功、無功功率大小和流向，檢查是否與實際負荷送受情況一致。

4.校驗方法

常見的Y/d11接線變壓器由于三角形側的相電流比星形側的同一相電流在相位上超前30°，因此即使變壓器兩側電流互感器二次電流的數值相等，在差動保護回路中也會出現不平衡電流。傳統補償措施是采用相位補償法，即將變壓器星形側的電流互感器二次側接成三角形， 而將變壓器三角形側的電流互感器二次側接成星形，從而把電流互感器二次電流的相位校正過來。微機保護裝置一般都在內部程序中對變壓器各側接線相位、變比差別實現計算補償，因此其各側接入差動保護的電流互感器二次側都接為星形。但是不同廠家對變壓器各側電流互感器極性端的朝向都有規定，一般歸定一次側極性端朝向母線，由二次側極性端引接至變壓器保護裝置，此時測得的差動保護各側電流向量大小相等、相位相差150度。

根據電流互感器極性的實際朝向，方向控制字應整定如下：#1變壓器保護220kV側復壓方向控制字整定為“0”，零序方向控制字整定為“0”，方向指向系統;110kV側復壓方向控制字整定為“1”，零序方向控制字整定“1”，方向指向變壓器。

在帶負荷前，首先退出變壓器差動及帶方向后備保護壓板。為了保證測量數據準確，帶上至少20%的負荷。帶負荷后，在RCS-978變壓器保護屏上利用鉗形相位表測量引入保護裝置的各側電流互感器二次電流幅值、相角記錄各相差流。這時候記錄下綜自后臺機的#1主變高壓側27A的遙測數據：P=-0.12MW? ? ? Q=-12.36Mvar、Ia=30.04A;低壓側67A的遙測數據：P=-0.04MW? ? ? Q=-13.14Mvar、Ia=719.55A

變壓器各側三相電流平衡，保護裝置沒有差流，220kV側方向指向系統，110kV側方向指向變壓器，同名相電流220kV側超前10kV側約150度。根據二次電流大小核對各側電流互感器變比，根據各側電流的相角畫出向量圖，與實際負荷送受情況一致，帶負荷校驗說明電流互感器極性、變比及回路接線正確。

5.測量數據分析

若帶負荷校驗說明電流互感器極性、變比及回路接線存在疑問，那么對測量數據進行正確分析是判斷保護裝置能否正確動作的關鍵。

一是電流相序分析。當二次接線正確時，各間隔電流都應是正序排列。如果不是正序，則可能是因為一次設備引到端子箱的二次電流回路相別與一次設備相別不對應或者由于保護人員配錯線導致從端子箱到保護屏的電纜芯接錯了。

二是電流對稱性分析。在正確接線下，三相電流的幅值應該基本相等、相位互差120。若某相電流幅值或者兩相相位差偏差較大，可能是存在寄生回路、電纜絕緣不好對屏蔽層分流或者二次繞組抽頭接錯等原因引起的。

三是核實電流互感器變比。用一次電流除以二次電流，得到實際電流互感器變比，該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大，則有可能電流互感器的一次線未按整定變比進行串聯或并聯或者電流互感器的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。

四是電流互感器極性分析。比Y/Y/△11接線變壓器為例，當高低壓側運行時，高壓側二次電流應超前低壓側150°，當其高中壓側運行時，其高壓側二次電流和中壓側電流相差180°。若兩側同名相電流相位差不滿足上述要求，則有可能電流互感器二次繞組極性接錯了。

結 論

電流回路接線不當易引起變壓器保護不正確動作，所以對新安裝保護裝置進行帶負荷校驗極其重要。本文分析了變壓器差動保護帶負荷校驗技術，通過帶負荷校驗可驗證裝置外部回路是否存在問題，以確保接入保護裝置的電流相位、極性正確，確保接入差動保護回路中的各組回路的相對極性關系、變比及整定正確，為確保電網安全運行、變壓器設備安全投運、二次回路正確提供一定的參考價值。

參考文獻

[1] 楊奇遜，微型機繼電保護基礎，北京：水利電力出版社， 1988

[2] 吳國威.基于IEC61850的變電站自動化系統的應用研究[D].浙江大學，2007