变压器保护带负荷校验

彭文辉

摘 要：当电网发生故障时，保护装置必须正确、迅速切除故障，防止事故扩大造成大面积停电，以保证电力系统安全、稳定运行。通过电流互感器二次接线错误引起变压器差动保护误动作，分析了电流互感器一次接线压接错误形成一次附加回路造成RCS-978稳态比率差动保护存在误动可能性。

关键词：变压器;保护;负荷

1.前言

当电网发生故障时，保护装置必须正确、迅速切除故障，防止事故扩大造成大面积停电，以保证电力系统安全、稳定运行。通过电流互感器二次接线错误引起变压器差动保护误动作，分析了电流互感器一次接线压接错误形成一次附加回路造成RCS-978稳态比率差动保护存在误动可能性。从事故分析可见，继电保护装置不正确动作除了部分装置本身存在缺陷外，电流回路接线不当极易引起继电保护不正确动作。为了检验电流互感器二次接线及变比正确性，规程规定新安装的或设备回路经较大变动的装置在投入运行前必须用一次电流和工作电压加以校验。

变压器差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，差动继电器不动作，当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动继电器感受到故障点电流而动作。变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各保护厂家的变压器差动保护在细节上各不相同，使人为出错机率增大，正确动作率会相对降低，易引发事故。为了防范于未然，本文以RCS-978变压器保护为例深入分析变压器差动保护带负荷校验技术，为确保变压器安全投运、检验二次回路正确性提供一定的参考价值。

2.带负荷校验步骤

变压器差动保护在变压器充电时应投入，带负荷时为防止差流引起误动作必须停用。因此，其带负荷校验步骤如下：将变压器差动保护投入运用;对变压器进行充电;充电成功后，停用变压器差动保护，退出所有压板;变压器带上负荷后，由继电保护人员进行校验工作;证实二次接线及电流互感器极性正确无误，带负荷校验正确后，将变压器差动保护投入运行。

3.应测试的数据

为了排除设计、安装、整定过程中的疏漏，在变压器差动保护带负荷校验时要测试以下数据：

一是差流。变压器差动保护是依靠各侧电流互感器二次和电流（即差流）工作的，因此差流是其重要测试内容。用钳形相位表或通过微机保护的液晶显示屏可依次测出各相差流;

二是各侧电流的幅值和相位。差流随负荷电流而变化，负荷小，差流變小，而且一些小的接线或变比错误不会产生明显的差流，因此只凭差流判断差动保护正确性是不充分的。除测试差流外，还应用钳形相位表测试并记录变压器各侧各相电流的幅值和相位。

三是变压器潮流。通过后台监控机的数据记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，检查是否与实际负荷送受情况一致。

4.校验方法

常见的Y/d11接线变压器由于三角形侧的相电流比星形侧的同一相电流在相位上超前30°，因此即使变压器两侧电流互感器二次电流的数值相等，在差动保护回路中也会出现不平衡电流。传统补偿措施是采用相位补偿法，即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形， 而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。微机保护装置一般都在内部程序中对变压器各侧接线相位、变比差别实现计算补偿，因此其各侧接入差动保护的电流互感器二次侧都接为星形。但是不同厂家对变压器各侧电流互感器极性端的朝向都有规定，一般归定一次侧极性端朝向母线，由二次侧极性端引接至变压器保护装置，此时测得的差动保护各侧电流向量大小相等、相位相差150度。

根据电流互感器极性的实际朝向，方向控制字应整定如下：#1变压器保护220kV侧复压方向控制字整定为“0”，零序方向控制字整定为“0”，方向指向系统;110kV侧复压方向控制字整定为“1”，零序方向控制字整定“1”，方向指向变压器。

在带负荷前，首先退出变压器差动及带方向后备保护压板。为了保证测量数据准确，带上至少20%的负荷。带负荷后，在RCS-978变压器保护屏上利用钳形相位表测量引入保护装置的各侧电流互感器二次电流幅值、相角记录各相差流。这时候记录下综自后台机的#1主变高压侧27A的遥测数据：P=-0.12MW      Q=-12.36Mvar、Ia=30.04A;低压侧67A的遥测数据：P=-0.04MW      Q=-13.14Mvar、Ia=719.55A

变压器各侧三相电流平衡，保护装置没有差流，220kV侧方向指向系统，110kV侧方向指向变压器，同名相电流220kV侧超前10kV侧约150度。根据二次电流大小核对各侧电流互感器变比，根据各侧电流的相角画出向量图，与实际负荷送受情况一致，带负荷校验说明电流互感器极性、变比及回路接线正确。

5.测量数据分析

若带负荷校验说明电流互感器极性、变比及回路接线存在疑问，那么对测量数据进行正确分析是判断保护装置能否正确动作的关键。

一是电流相序分析。当二次接线正确时，各间隔电流都应是正序排列。如果不是正序，则可能是因为一次设备引到端子箱的二次电流回路相别与一次设备相别不对应或者由于保护人员配错线导致从端子箱到保护屏的电缆芯接错了。

二是电流对称性分析。在正确接线下，三相电流的幅值应该基本相等、相位互差120。若某相电流幅值或者两相相位差偏差较大，可能是存在寄生回路、电缆绝缘不好对屏蔽层分流或者二次绕组抽头接错等原因引起的。

三是核实电流互感器变比。用一次电流除以二次电流，得到实际电流互感器变比，该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大，则有可能电流互感器的一次线未按整定变比进行串联或并联或者电流互感器的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。

四是电流互感器极性分析。比Y/Y/△11接线变压器为例，当高低压侧运行时，高压侧二次电流应超前低压侧150°，当其高中压侧运行时，其高压侧二次电流和中压侧电流相差180°。若两侧同名相电流相位差不满足上述要求，则有可能电流互感器二次绕组极性接错了。

结 论

电流回路接线不当易引起变压器保护不正确动作，所以对新安装保护装置进行带负荷校验极其重要。本文分析了变压器差动保护带负荷校验技术，通过带负荷校验可验证装置外部回路是否存在问题，以确保接入保护装置的电流相位、极性正确，确保接入差动保护回路中的各组回路的相对极性关系、变比及整定正确，为确保电网安全运行、变压器设备安全投运、二次回路正确提供一定的参考价值。

参考文献

[1] 杨奇逊，微型机继电保护基础，北京：水利电力出版社， 1988

[2] 吴国威.基于IEC61850的变电站自动化系统的应用研究[D].浙江大学，2007