浅谈主变差动保护带负荷试验
万有义
（固原供电局，宁夏固原 756000）
【摘 要】电流回路有过变动或新安装即将投入运行的变压器差动保护，在设计、施工、整定过程中有可能出现各种问题，因此，对投运后的变压器差动保护实行带负荷测试是十分必要的，也是差动保护正确投入后不可缺少的试验项目。文章对变压器差动保护投运时带负荷测试内容及测试数据进行多方面分析判断，结合实际提出了相关处理方法。
【关键词】带负荷测试；差流；差压；测试内容；数据分析
【中图分类号】TM403.5 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2010)02-0130-02
引言
变压器差动保护能够快速而有选择性地切除变压器各侧电流互感器（TA）范围内的短路故障，它是变压器的主保护。从运行统计情况看，变压器差动保护相对线路保护而言，正确动作率不是很高，其中原因很多，但大部分为接线错误造成。按照《继电保护及电网安全自动装置检验条例》的要求，利用负荷电流及系统工作电压对变压器差动保护进行带负荷试验，其目的就是检验保护装置的电气特性及其交流二次回路接线是否正确。因此在投运时必须对其进行严格的带负荷校验，以保证其正确性后方可正式投入运行。在实际工作中每个人的校验方法各有不同，而投运过程中要求能够快速准确地得出变压器差动保护的校验结果。如何能够排除各种因素的影响，在带负荷检查时快速准确地校验变压器差动保护的正确性，校验时要测哪些量，测得的数据又如何分析、判断，针对这些问题做以下讨论。
（一）带负荷相量测试的检验标准 变压器常采用Y y0dll、Ydll等联结组别。其三角侧电流超前星形侧30°。为了消除因相角差而产生的不平衡电流，传统的纵联差动保护在接线时通常是将变压器星形侧3个CT 接成三角形，将三角形侧3个CT接成星形，以校正相位。此时，判断保护装置与CT连接正确的标准为：变压器各侧CT 流入纵联差动保护的二次电流与其一次电流的相序对应，是正序电流；二次电流满足CT变比，且经Y／△变换的变压器星形侧三个CT二次电流在幅值上是未经Y／△变换的同侧二次电流的1.732倍，并超前其30°，各侧CT 二次电流流入纵联差动保护的相量和为O ；数字式纵联差动保护可根据各侧额定电压与各侧CT 变比及变压器绕组联结组别自动调整电流平衡，无需在二次接线上进行Y／△变换，判断各侧CT 流入纵联差动保护的相量和为0的这条标准将不适合此类保护装置，因而检验保护装置与CT连接正确的标准为：变压器各侧CT流入纵联差动保护的二次电流与其一次电流的相序对应，是正序电流；CT流入纵联差动保护的二次电流在幅值（计及变比）及相位上与其一次电流完全对应。特别是各侧电流极性要统一，要么极性端都靠主变，要么极性端都靠各自侧母线。
（二）变压器差动保护带负荷测试方法 选择测试点：（1）测试的目的是检验保护装置是否正确接人了CT的引入线，所以测试点应在纵联差动保护装置的背板端子处，即电流进装置端。若纵联差动保护整屏已经校验，在确认整屏的外接电流端子与纵联差动保护装置的背板端子对应无误后，测试点可定在整屏的外接端子排上。（2）确定基准量：单个的交流量是无极性的，故测试时需取一交流量作为参考的基准量。在纵联差动相量测试前，电压互感器的二次接线已经检验，可取用任一侧母线PT的任一相电压作为基准参考量，常取高压侧的A 相电压U HN作为基准参考量。根据主变绕组联结组别应对电压量进行校对。若绕组联结组别为Y y0dll，则高压侧电压U HN与中压侧电压U MA应同相，低压侧电压U LA 应超前高中压侧电压30°。（3）取得一次值：主变单元的相量测试包括各侧表计、后备保护、纵联差动保护。在测试顺序上纵差动保护应放在最后。在已确认表计接线正确、指示无误的条件下，以表计指示值的一次值为参照作纵联差动保护的相量测试，即在做纵联差动保护的带负荷相量测试前应己正确掌握了变压器各侧潮流的方向与大小。
（三）变压器差动保护带负荷测试内容 要排除设计、安装、整定过程中的疏漏，如安装工艺质量不佳、接线错误、CT极性接反、CT变比不匹配、平衡系数算错等，就要仔细测试数据以便正确分析判断。
1.差流
变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和差流工作的，所以差流是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平稳补偿的差动继电器，用钳形相位表或通过微机液晶显示屏依次测出A 相、B相、C相差流并记录。
2.各侧电流的幅值和相位
仅凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小时，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧A 相、B相、C相电流的幅值和相位（相位以任一侧一相PT二次电压做参考）并记录，不推荐通过微机保护液晶暗淡显示屏测电流幅值和相位。
3.变压器各侧实际潮流
通过控制屏上的电流、有功、无功功率表、或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流，有功、无功功率遥测数据，记录变压器各侧电流大小、有功、无功功率大小和流向，为CT变比、极性分析奠定基础。
负荷电流越大，各种错误在差流中的体现就越明显，就越容易判断。然而，实际运行的变压器，负荷电流受网络限制，不一定会很大，但至少应满足所用测试仪器精度要求，
【收稿日期】2009-12-16
【作者简介】万有义，男，固原供电局变电检修工区保护二班工程师，研究方向为电力系统及其自动化。
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以及差流和负荷电流的可比性。
（四）变压器差动保护带负荷测试数据分析
数据收集完后，便是对数据的分析、判断，数据分析是带负荷测试最关键的一步，如果不细心，或对变压器差动保护原理和实现方式掌握不清楚，就会造成误判断，得出错误的结论。
1.检查电流相序
正确接线时，各侧电流都是正序：A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相。若与此不符，则有可能是： （1）在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，经过端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上，这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。
（2）从端子箱到保护屏的电缆芯接反。例如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般是安装人员不细心造成。
2.检查各侧电流的对称性
每侧A相、B相、C相电流幅值基本相等，相位互差120°即A相电流超前B相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°。若一相幅值偏差＞10%，则有可能是： （1）变压器负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。
（2）变压器负荷三相对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相时负荷小。
（3）某一相CT变比接错，比如该相CT二次绕组抽头接错。
（4）某一相电流存在寄生回路，比如某一根电缆芯在剥皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减小。
若某两相相位偏差＞10%，则有可能是：
（1）变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小。
（2）某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。
3.检查各侧电流幅值，核实CT变比
用变压器各侧一次电流除以二次电流，得到实际CT变比，该变比应和设计整定变比基本一致。如果偏差＞10%，则有可能是：
（1）CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。
（2）CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。
4.检查两（或三）侧同名相电流相位及差动保护电流回路极性组合的正确性
这里将要2种接线分别对待，一种是将变压器 Y型侧CT二次绕组接成△，另一种是变压器各侧CT二次绕组都接成Y型。对于前一种接线，其两侧二次电流相位应相差180°（三圈变压器，可分别运行两侧，来检查差动保护电流回路极性组合的正确性）而对于后一种接线，其两侧二次电流相位相差角度与变压器接线方式有关。比如一台变压器为Y-Y-△-11接线，当其高、低压侧运行时，其高压侧二次电流应超前低压侧30°，而当其高，中压侧运行时，其高压侧二次电流和中压侧电流仍相差180°，若两侧同名相电流相位差不满足上述要求（偏差＞10°），则有可能出现以下现象。
（1）将CT二次绕组组合成△时，极性接错或相别接错，比如Y-Y-△-11变压器在组合Y型侧CT二次绕组时，组合后的A相电流应在A相CT极性端和B相CT非极性端（或A相CT非极性端和B相CT极性端）的连接点上引出，而不能在A 相CT极性端和C相CT非极性端和C相CT非级性端（或A相CT非极性端和C相CT极性端）的连接点上引出。
（2）一侧CT二次绕组极性接反，在安装CT时，由于特殊原因其一次极性未能按设计要求连接时，二次极性要做相应颠倒，如果二次极性未颠倒，就会发生这种情况。
（3）依据实测二次数据画出电流向量图，如果接线正确，则高压侧电流向量应和中低侧电流向量和的大小相等方向相反。
（4）根据负荷实际情况分析。低压送出的负荷角度arctanQ L／P L=arctan0.7／6.3=6O，此角度为低压侧母线相电压U La与低压侧送出的电流互感器一次电流I La的夹角，因U LA 超前高压侧母线电压30O，且接入纵差保护的低压侧电流互感器的极性端在低压侧母线侧，送出的负荷角度与此相反，所以接入纵差保护的低压侧电流互感器二次电流I La滞后高压侧电压U HA156 O。同理：中压侧送出的负荷角度为7 O。中压侧电流互感器二次电流I Ma滞后U HA187 O。高压侧送进的负荷角度为8 O。高压侧电流互感器二次电流I Ha滞后U HA8 O。分析结果和实际测量结果一致，纵差保护装置二次接线正确。
5.检查差流大小，以及整定值的正确性
对励磁电流和改变分接头引起的差流，变压器差动保护一般不进行补偿，而采用带动作门槛和制动特性来克服，所以，测得的差流不会等于零。对于差流，我们不妨用变压器励磁电流产生的差流值为标准。比如一台变压器的励磁电流（空载电流）为1.2%，基本侧额定二次电流为5A，则由励磁电流产生的差流等于1.2%×5=0.06A，0.06A便是我们衡量差流合格的标准。对于差压，我们引用《新编保护继电器校验》中的规定，差压不大于150mV。如果变压器差流不大于励磁电流产生的差流值（或者差压差压不大于150mV）则该台变压器整定值正确，否则，有可能是：
（1）变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致，对此，我们有以下证实方法：根据实际分接头位置对应的额定电压或运行变压器各侧母线电压，重新计算变压器各侧额定二次电流，再由额定二次电流计算各侧平衡系数或平衡线圈匝数，将计算出的各侧平衡系数或平衡线圈匝数摆放在差动保护上，再次侧量差流（或差压）如果差流（或差压）满足要求，则说明差流（或差压）偏大是由变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致引起，变压器整定值仍正确，如果差流（或差压）不满足要求，则整定值还存在其它问题。
（2）变压器Y型侧额定二次电流算错。由于微机变压器差动保护在“计算Y型侧额定二次电流乘不乘系数”问题上没有统一，所以，整定人员容易将Y型侧定二次电流算错，从而造成平衡系数整定错误。
（3）平衡系数算错，计算平衡系数时，通常是先将基本平衡系数整定为1，再用基本侧额定二次电流除以另侧电流得到另侧平衡系数，如果误用另侧额定二次电流除以基本侧电流，平衡系数变会算错。
（4）上述列举的各种因素，都会造差流，但我们只要按照上述要求依次检查，就会将这些因素一一排除。
（五）结束语
带负荷测试对变压器差动保护的正确投入运行起着至关重要的作用，也是变压器保护投入时唯一准确可行试验方法，继电保护工作人员必须熟练掌握。带负荷测试前，要深入了解变压器差动保护现场实际接线，带负荷测试中，要按照带负荷测试内容，认真、仔细、全面地记录试验数据，带负荷测试后，要对照上述的数据进行分析，逐一检查，逐一判断。只要切实做到了这几点，就能使变压器差动保护正确投入，提高变压器保护的可靠性和安全运行水平。
【参考文献】
[1] 王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版杜,
1998.
[2] 贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京:水电出版社, 1984.
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