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變壓器差動保護原理與帶負荷測試方法
發(fā)布時間：
2022-09-20
來源：
電氣圈
有關變壓器差動保護原理與帶負荷測試方法，變壓器差動保護的簡要原理，變壓器差動保護帶負荷測試的重要性，以及變壓器差動保護帶負荷測試內容等。
變壓器差動保護與帶負荷測試
1、引言
差動保護原理簡單、使用電氣量單純、保護范圍明確、動作不需延時，一直用于變壓器做主保護， 其運行情況直接關系到變壓器的安危。怎樣才知道差動保護的運行情況呢？怎樣才知道差動保護的整定、接線正確呢？唯有用負荷電流檢驗。但檢驗時要測哪些量？測得的數(shù)據(jù)又怎樣分析、判斷呢？下面就針對這些問題做些討論。
2、變壓器差動保護的簡要原理
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(qū)外故障時，將其看作理想變壓器，則流入變壓器的電流和流出電流(折算后的電流)相等，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，差動保護感受到的二次電流和的正比于故障點電流，差動繼電器動作。
3、變壓器差動保護帶負荷測試的重要性
變壓器差動保護原理簡單，但實現(xiàn)方式復雜，加上各種差動保護在實現(xiàn)方式細節(jié)上的各不相同，更增加了其在具體使用中的復雜性，使人為出錯機率增大，正確動作率降低。比如許繼公司的微機變壓器差動保護計算Y-△接線變壓器Y型側額定二次電流時不乘以，而南瑞公司的保護要乘以。這些細小的差別，設計、安裝、整定人員很容易疏忽、混淆，從而造成保護誤動、拒動。為了防范于未然，就必需在變壓器差動保護投運時進行帶負荷測試。
4、變壓器差動保護帶負荷測試內容
要排除設計、安裝、整定過程中的疏漏(如線接錯、極性弄反、平衡系數(shù)算錯等等)，就要收集充足、完備的測試數(shù)據(jù)。
1，差流(或差壓)。
變壓器差動保護是靠各側CT二次電流和——差流——工作的，所以，差流(或差壓)是差動保護帶負荷測試的重要內容。電流平衡補償?shù)牟顒永^電器(如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差動繼電器)，用鉗形相位表或通過微機保護液晶顯示屏依次測出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差流，并記錄；磁平衡補償?shù)牟顒永^電器(如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差動繼電器)，用0.5級交流電壓表依次測出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差壓，并記錄。
2，各側電流的幅值和相位。
只憑借差流判斷差動保護正確性是不充分的，因為一些接線或變比的小錯誤，往往不會產(chǎn)生明顯的差流，且差流隨負荷電流變化，負荷小，差流跟著變小，所以，除測試差流外，還要用鉗形相位表在保護屏端子排依次測出變壓器各側Ａ相、Ｂ相、Ｃ相電流的幅值和相位(相位以一相PT二次電壓做參考)，并記錄。此處不推薦通過微機保護液晶顯示屏測量電流幅值和相位。
3，變壓器潮流。通過控制屏上的電流、有功、無功功率表，或者監(jiān)控顯示器上的電流、有功、無功功率數(shù)據(jù)，或者調度端的電流、有功、無功功率遙測數(shù)據(jù)，記錄變壓器各側電流大小，有功、無功功率大小和流向，為CT變比、極性分析奠定基礎。
負荷電流要多大呢？當然越大越好，負荷電流越大，各種錯誤在差流中的體現(xiàn)就越明顯，就越容易判斷。
然而，實際運行的變壓器，負荷電流受網(wǎng)絡限制，不會很大，但至少應滿足所用測試儀器精度要求，以及差流和負荷電流的可比性。
若二次負荷電流只有0.2A而差流有65mA時，判斷差動保護的正確性就相當困難。
5、變壓器差動保護帶負荷測試數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)收集完后，便是對數(shù)據(jù)的分析、判斷。數(shù)據(jù)分析是帶負荷測試最關鍵的一步，如果馬虎，或對變壓器差動保護原理和實現(xiàn)方式把握不夠，就會讓一個個錯誤溜走，得出錯誤的結論。那么對于測得的數(shù)據(jù)我們應從哪些方面著手呢？
5.1 看電流相序
正確接線下，各側電流都是正序：Ａ相超前Ｂ相，B相超前C相，C相超前A相。若與此不符，則有可能：
ａ.在端子箱的二次電流回路相別和一次電流相別不對應，比如端子箱內定義為A相電流回路的電纜芯接在了C相CT上，這種情況在一次設備倒換相別時最容易發(fā)生。
ｂ.從端子箱到保護屏的電纜芯接反，比如一根電纜芯在端子箱接A相電流回路，在保護屏上卻接B相電流輸入端子，這種情況一般由安裝人員的馬虎造成。
5.2 看電流的對稱性
每側Ａ相、Ｂ相、Ｃ相電流幅值基本相等，相位互差120°，即Ａ相電流超前Ｂ相120°，B相電流超前C相120°，C相電流超前A相120°。
若一相幅值偏差大于10%，則有可能：
1.變壓器負荷三相不對稱，一相電流偏大或一相電流偏小。
2.變壓器負荷三相對稱，但波動較大，造成測量一相電流幅值時負荷大，而測另一相時負荷小。
3.某一相CT變比接錯，比如該相CT二次繞組抽頭接錯。
4.某一相電流存在寄生回路，比如某一根電纜芯在剝電纜皮時絕緣損傷，對電纜屏蔽層形成漏電流，造成流入保護屏的電流減小。
若某兩相相位偏差大于10%，則有可能：
1.變壓器負荷功率因數(shù)波動較大，造成測量一相電流相位時功率因數(shù)大，而測另一相時功率因數(shù)小。
2.某一相電流存在寄生回路，造成該相電流相位偏移。 電工技術之家
5.3 看各側電流幅值，核實CT變比
用變壓器各側一次電流除以二次電流，得到實際CT變比，該變比應和整定變比基本一致。如果偏差大于10%，則有可能：
1.CT的一次線未按整定變比進行串聯(lián)或并聯(lián)。
2.CT的二次線未按整定變比接在相應的抽頭上。
5.4 看兩(或三)側同名相電流相位，檢查差動保護電流回路極性組合的正確性
這里要將兩種接線分別對待，一種是將變壓器Y型側CT二次繞組接成△，另一種是變壓器各側ＣＴ二次繞組都接成Ｙ型。
對于前一種接線，其兩側二次電流相位應相差180°(三圈變壓器，可分別運行兩側，來檢查差動保護電流回路極性組合的正確性)，而對于后一種接線，其兩側二次電流相位相差角度與變壓器接線方式有關。
比如一臺變壓器為Y-Y-△-11接線，當其高、低壓側運行時，其高壓側二次電流應超前低壓側(11—6)×30°，而當其高、中壓側運行時，其高壓側二次電流和中壓側電流仍相差180°。若兩側同名相電流相位差不滿足上述要求(偏差大于10°)，則有可能：
1.將CT二次繞組組合成△時，極性弄錯或相別弄錯，比如Y-Y-△-11變壓器在組合Y型側CT二次繞組時，組合后的A相電流應在A相CT極性端和B相CT非極性端(或A相CT非極性端和B相CT極性端)的連接點上引出，而不能在A相CT極性端和C相CT非極性端(或A相CT非極性端和C相CT極性端)的連接點上引出。
2.一側CT二次繞組極性接反。
在安裝CT時，由于某種原因其一次極性未能按圖紙擺放時，二次極性要做相應顛倒，如果二次極性未顛倒，就會發(fā)生這種情況。
5.5 看差流(或差壓)大小，檢查整定值的正確性
對勵磁電流和改變分接頭引起的差流，變壓器差動保護一般不進行補償，而采用帶動作門檻和制動特性來克服。
因此，測得的差流(或差壓)不會等于零。那用什么標準來衡量差流(或差壓)合格呢？
對于差流，不妨用變壓器勵磁電流產(chǎn)生的差流值為標準。
比如一臺變壓器的勵磁電流(空載電流)為1.2%, 基本側額定二次電流為5A，則由勵磁電流產(chǎn)生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我們衡量差流合格的標準。
對于差壓，我們引用《新編保護繼電器校驗》中的規(guī)定：差壓不能大于150mv。如果變壓器差流不大于勵磁電流產(chǎn)生的差流值(或者差壓不大于150mv)，則該臺變壓器整定值正確；否則，有可能是：
1.變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致。
對此，有以下證實方法：根據(jù)實際分接頭位置對應的額定電壓或運行變壓器各側母線電壓，重新計算變壓器各側額定二次電流，再由額定二次電流計算各側平衡系數(shù)或平衡線圈匝數(shù)，再將計算出的各側平衡系數(shù)或平衡線圈匝數(shù)擺放在差動保護上，再次測量差流(或差壓)，如果差流(或差壓)滿足要求，則說明差流(或差壓)偏大是由變壓器實際分接頭位置和計算分接頭位置不一致引起，變壓器整定值仍正確，如果差流(或差壓)不滿足要求，則整定值還存在其它問題。
2.變壓器Ｙ型側額定二次電流算錯。
由于微機變壓器差動保護在“計算Y型側額定二次電流乘不乘”問題上沒有統(tǒng)一，所以，整定人員容易將Ｙ型側額定二次電流算錯，從而，造成平衡系數(shù)整定錯。
3.平衡系數(shù)算錯。
計算平衡系數(shù)時，通常是先將基本側平衡系數(shù)整定為1，再用基本側額定二次電流除以另側電流得到另側平衡系數(shù)，如果誤用另側額定二次電流除以基本側電流，平衡系數(shù)就會算錯。
4.5.1—5.4中列舉的各種因素，都會最終造成差流(或差壓)不滿足要求，但我們只要按照5.1—5.4依次檢查，就會將這些因素一個個排除，此處就不再贅述。
6、總結
帶負荷測試對變壓器差動保護的安全運行起著至關重要的作用，對其要有足夠的重視。
帶負荷測試前，要深入了解變壓器差動保護原理、實現(xiàn)方式和定值意義，熟悉現(xiàn)場接線；帶負荷測試中，要按照帶負荷測試內容，認真、仔細、全面收集數(shù)據(jù)；
帶負荷測試后，要對照上述5條分析方法，逐一檢查、逐一判斷。只要切實做到了這三點，變壓器差動保護就萬無一失了。
變壓器,調壓器,干式變壓器,箱式變壓器,油浸式變壓器,預裝式變電站,預制艙
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