智能变电站互感器测试方法研究

江均，王海余，艾昶恩，蒋伟

(国网泸州供电公司，四川 泸州 646000)

0 引言

目前，常规互感器性能稳定、可靠性高，广泛应用在常规变电站;而电子式互感器运行时间短、技术不够成熟、稳定性差、故障率高，因此，国网基建58号文(2011年)规定“110 kV及以上智能变电站可采用电子式互感器，也可采用常规式互感器;选用电子式互感器需进行充分技术经济论证”，从而减缓了电子式互感器的推广应用，提高了常规互感器在智能站的应用。

图1 智能变电站低压升压法回路图

智能站常规互感器测试方法有两种。一是单相一次侧升流二次侧升压法。二是三相一次升流二次侧升压法。两种方法均不能直接模拟实际的带负荷情况，不能综合判断变压器、线路、套管等电流互感器的极性，只能检查互感器至合并单元的回路，而合并单元后的光缆回路测试困难，大部分通过投运时实际带负荷测试进行检查。由于互感器测试项目不全，投运时互感器可能存在极性、相序接反、变比不匹配、相位不对、平衡系数算错、虚端子配置错误，交换机VLAN端口划分错误等问题，从而造成互感器回路问题多，差动电流不平衡，设备停电整改时间长，从而浪费大量的时间和精力。本文以变压器为主体，提出了一种操作简单、方便的智能站PT低压升压法和CT短路升流法［1］。

1 智能站电压互感器低压升压法测试原理

智能站电压互感器低压升压法仅需380 V三相电源和一根二次电缆，在低压侧施加380 V三相电源，通过变压器升压得到高、中压侧电压，经过PT将二次电压传至合并单元，再通过光缆将数据上送交换机SV网，通过将SV网电压传输到保护、测控、计量、录波、后台机等装置，如图1所示。

二次电压计算方法:

其中U加为低压侧所加相电压，一般取220 V;

U高、U中、U低分别为高、中、低压侧母线电压互感器二次电压;

U1N、U2N、U3N分别为变压器高、中、低压侧额定电压;

U高PT、U中PT、U低PT分别为高、中、低压侧母线 PT 的一次额定电压;

2 智能站电流互感器短路升流法测试原理

智能站电流互感器短路升流法条件简单，仅靠380 V三相电源、一根二次电缆和短路线。在变压器一侧施加三相380 V交流电，另外两侧短路同时或分别接地，各侧将产生短路电流。相当于对变压器进行带负荷运行，模拟智能站带电运行，通过测量各侧的负荷(电流，电压合成的六角图)就可判断其线路、差动保护二次接线、套管及相关CT极性、合并单元电流虚端子配置、交换机VLAN端口划分，后台机显示等是否正确，如图2所示。

图2 智能变电站短路升流法回路图

由于变压器折算到各侧的短路阻抗不同，从不同侧加入电压会产生不同的短路电流。方式一:在高压侧通入三相380 V交流电，中、低压侧同时或分别短路接地。方式二:在中压侧通人三相380 V交流电，高、低压侧同时或分别短路接地。方式三:在低压侧通入三相380 V交流电，高、中压侧同时或分别短路接地。以方式一为例，其等值电路如图3所示［2］。

变压器三侧各绕组的短路电压分别为［3］:

图3 变压器等值电路

各绕组的的电抗分别为:

得到:

其中U加－高压侧所加相电压，一般取220 V;U1N－变压器高压侧额定电压(kV);SN－变压器的额定容量(MVA);USi% －变压器各侧绕组的短路电压;Xi、Ii－变压器高、中、低绕组的电抗和短路电流(Ω、A)(=1、2、3)。

说明:

(1)由于一侧加电源，其他两侧同时短路需重新计算各绕组的短路电压和电抗，计算方法复杂，但短路电流相对较大;而一侧加电压，另外一侧短路计算简单，可以直接采用变压器铭牌参数，操作灵活，可通过分合相应侧的断路器实现同时短路。

(2)主变高、中低压侧套管CT也在试验回路中，因此短路升流法可以测试套管CT回路的正确性。

(3)如果要测试智能站进线或出线电流互感器的相关参数，只需将电源通入在进线电流互感器之前，短路点移至在出线之后［4］。

3 智能站主变中性点和间隙电流互感器的短路升流法

主变中性点和间隙电流互感器短路升流仅需改变电源输入和方式，即输入单相电源，通过同时合上高、中压侧中性点接地刀闸(1QSD和2QSD)和同时短接高、中压侧放电间隙(F1F2和f1f2)，可分别得到高、中压侧的中性点电流和间隙电流，接线图如图4所示。

图4 主变中性点和间隙电流互感器短路升流法接线图

高、中压侧的中性点和间隙电流分别为:

其中IL、IF－高压侧中性点和间隙互感器电流;Il、If－中压侧中性点和间隙互感器电流。

4110 kV永利智能变电站低压升压和短路升流试验

110 kV永利智能变电站是泸州局第一个智能站，以该站110 kV变压器实际参数为例，变压器为SSZ11－50000/110型，额定容量为50/50/50 MVA，额定电压和分接范围为(110±8×1.25%)/(38.5±2×2.5%)/10.5 kV，接线组别为 YNyn0d11。现场实际接线方式下，变压器高、中、低压侧总路CT变比分别为300/5、1000/5、3000/5。高压侧额定电流为262.4 A，中压侧额定电流为749.8 A，低压侧额定电流为2749.3 A。高、中、低三侧母线PT的变比分别为:110/0.1(1100)、35/0.1(350)、10/0.1(100)运行特性见表1。

表1 变压器运行特性表

现场试验结果以110 kV I母PT为例，低压升压试验实测数据如表2。

表2110 kV I母PT低压升压电压表

通过现场测试结果和数据分析，低压升压法试验得到的母线电压值与理论值，短路升流法实测的主变各侧电流与理论值均基本一致，该方法可以完整的检验互感器的相序、相位、虚端子配置等参数。

5 智能站变压器接线方式和互感器向量分析

110 kV永利智能站变压器为YNyn0d11接线形式，通过低压升压法，实测得到变电站三侧母线电压互感器的电压参数，其绕组接线方式和向量图如图5所示。

图5 永利站低压升压法的变压器接线方式和电压向量图

110 kV永利智能站通过短路升流法得到实测电流的参数，其绕组接线方式及三侧电流相量图(采用方式一)如图6所示。

图6 永利站短路升流法的变压器接线方式和电流向量图

根据图5、图6可知，低压升压法和短路升流法的实测的电压和电流向量图与理论完全一致，可以证明电压互感器和变压器电流互感器回路的极性正确，并满足以下特性。

(1)变电站电压互感器极性均以母线侧为极性端，电压从低压侧通入，升压后得到高、中压侧母线电压，高、中压侧三相电压滞后低压侧30°。

(2)永利站变压器各侧电流互感器都以母线侧为极性端，电流由母线流向线路为正方向，接线方式一中，电流从高压侧母线送出，流入中、低压侧母线，中压侧三相电流滞后高压侧180°，低压侧三相电流滞后高压侧150°。

(3)若不计传输损耗，则流人功率等于流出功率，但是实测值与理论值有一定的差距。因此三侧的电压不同，三侧的电流也不同，且流入、流出变压器的电压、电流相位也不相同［5］。

6 结束语

低压升压法和短路升流法不仅能全面彻底的检查智能变电站电压互感器和电流互感器的一、二次回路，能全面测试互感器的极性、变比、相位、相序、虚端子的配置、SV网交换机VLAN的划分以及电流互感器是否开路等，并且能实现变压器套管、中性点和间隙电流互感器的检测，而且试验简单、方便、快捷，节约了大量的带负荷时间。但在试验操作过程中还需注意以下几点［6］。

(1)试验时加入试验电源380 V，变压器本体及各侧母线带电，必须做好现场安全措施和监督，带电部分严禁有人触碰。

(2)互感器至合并单位处带负荷测试测六角图需要基准电压，而测试现场没有母线电压，只能采用现场的施工试验电源，因此现场实测过程中始终以施工试验电源A相电压为基准电压。

(3)短路升流法在检测变压器套管中性点零序电流互感器时，只需加单相电源，且零序电流应和通人相电流的相位一致，否则要更改零序TA的极性。

(4)互感器至合并单元可以使用钳形表测量，而合并单位至SV网交换机，SV网至保测、故障录波、计量均采用光缆连接，不能使用钳形表测量，因此试验时必须仔细核对记录合并单元处钳形表测量的电压电流参数，确保与保测、故障录波、计量等装置内显示的电压电流参数一致［7］。

［1］ 郑新才.微机继电保护及相关二次回路验收指导书［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［2］ 向莅 .一种升流法检查220 kV变压器各侧TA二次回路［J］.电工技术，2011，32(10):47 －48.

［3］ 陈珩.电力系统稳态分析［M］.北京:中国电力出版社，2007.

［4］ 冯军.智能变电站原理及测试技术［M］.北京:中国电力出版社，2011.

［5］ 卢德银.一种保护带负荷试验的模拟带负荷新方法［J］.供用电，2010:27(5):79－81.

［6］ 葛国平.智能变电站建设管理与工程实践［M］.北京:中国电力出版社，2012.

［7］ 钟连宏.智能变电站技术与应用［M］.北京:中国电力出版社，2010.