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摘要:变压器的差动保护,关系到变压器的安全运行,本文展开讨论检验时需要哪些测量数据,怎样对数据进行分析判断。
关键词:变压器 差动保护 负荷测试
0 引言
变压器的差动保护,关系到变压器的安全运行,大多用于变压器做主保护。差动保护使用电气量单纯、原理简单、保护范围明确、动作不需延时。用负荷电流检验,可以查明差动保护的运行情况,可以知道差动保护的整定、接线是否正确,本文展开讨论检验时需要哪些测量数据,怎样对数据进行分析判断。
1 差动保护动作原理
差动继电器动作的工作原理依据,是基尔霍夫电流定理。当变压器工作正常,或区外故障时,的流入电流和流出电流相等,参照为理想变压器,此时差动继电器不动作。当变压器内部出现故障,产生短路电流时,差动保护接收到的二次电流和与故障点电流,发生正比关系时,变压器进入保护状态(差动继电器动作)。
2 差动保护带负荷测试的重要性
由于各种差动保护的具体实现方式不尽相同,因此,变压器差动保护原理虽然简单,但实现方式比较复杂,这就增加了使用中的操作难度,增大了人为出错机率,使得正确动作率降低。不同品牌产品之间存在的细小差别,在工程设计、安装、整定中,操作人员很容易疏忽、混淆,因为工作失误而造成保护误动或保护拒动。为了避免造成损失,必需进行带负荷测试之后,再让变压器差动保护投入工作运行。
3 变压器差动保护带负荷测试内容
对线接、极性、平衡系数测算等进行检查、复核,收集充足、完备的测试数据,排除设计、安装、整定过程中的疏漏。
3.1 测量相间差压(或差流)。差动保护,是依据各侧CT二次电流和与差流间比值进行工作的,差流(或差压)是差动保护带负荷测试的重要内容。磁平衡补偿型差动继电器,可用0.5级交流电压表分别测量和记录A相、B相、C相差压;电流平衡补偿型差动继电器,可用钳形相位表分别测量和记录A相、B相、C相差流。
3.2 测量各侧电流的幅值和相位。单纯依据差流参数判断差动保护动作是否正确,是不充分的,因为差流随负荷电流变化成正比,有些接线或变比的较小错误,有时不会产生明显的差流;在负荷较小的情况下,也不会产生明显的差流,所以测试差流后,还要用钳形相位表在保护屏端子排处,分别测量和记录变压器各侧A相、B相、C相电流的幅值和相位。
3.3 测量变压器潮流。通过控制屏监、控制显示器或者调度端上显示的电流、有功、无功功率数据表,记录参数大小和流向,作为CT变比、极性分析的参数基础。测量变压器潮流时,负荷电流越大,各种错误在差流中的数据体现就越明显,也越容易判断。在变压器的实际运行中,由于网络限制负荷电流不会很大,但应满足测试仪器精度要求,以及差流和负荷电流的可比性。否则,差动保护的准确性就难以判断。
4 变压器差动保护带负荷测试数据分析
对收集的测试数据进行分析、判断。精通变压器差动保护原理,熟练掌握变压器差动保护实现方式,是带负荷测试的关键,二者缺一不可,否则,或有错误不得发现,或得出结论错误。数据分析应按以下方法进行。
4.1 检查电流相序
接线正确时,各侧电流都是正序:A相在B相前,B相在C相前,C相在A相前。否则可能是:在一次设备倒换相别时最容易发生的情况是,在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应;由于安装人员的马虎可能发生的情况是,从端子箱到保护屏的电缆芯接反。
4.2 检查电流的对称性
4.2.1 每侧A相、B相、C相电流幅值基本相等,相位差120°。若一相幅值偏差大于12°,则有可能:a.三相负荷不对称,一相电流偏大或偏小。b.三相负荷对称,但波动较大,造成一相负荷大,一相负荷小。c.CT变比接错,比如二次绕组抽头接错。d.存在寄生回路,比如在剥电缆皮时绝缘损伤,对电缆屏蔽层形成漏电流,造成流入保护屏的电流减小。
4.2.2 若某两相相位偏差大于12°,则有可能:a.负荷功率因数波动较大,造成一相功率因数大,另一相功率因数小。b.存在寄生回路,造成该相电流相位偏移。
4.3 检查各侧电流幅值,核实CT变比,该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大于10%,则有可能:
4.3.1 CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。
4.3.2 CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。
4.4 检查两(或三)侧同名相电流相位,查看差动保护电流回路极性组合的正确性一种是将变压器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°,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(11—6)×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,则有可能:
4.4.1 将CT二次绕组组合成△时,极性弄错或相别弄错,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非极性端的连接点上引出。
4.4.2 一侧CT二次绕组极性接反
在安装CT时,由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时,二次极性要做相应颠倒,否则就会发生这种情况。
4.5 检查差流(或差压)大小,查看整定值的正确性
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(或差压)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,《新编保护继电器校验》中规定:差压不能大于150mv。否则,有可能是:
4.5.1 变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。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,再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,再次测量差流(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。
4.5.2 变压器Y型侧额定二次电流算错,造成平衡系数整定错。
4.5.3 平衡系数算错。通常是先将基本侧平衡系数整定为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,平衡系数就会算错。
4.5.4 以上各种因素,都会最终造成差流(或差压)不满足要求,但我们只要依次检查,就会将这些因素一個个排除。
关键词:变压器 差动保护 负荷测试
0 引言
变压器的差动保护,关系到变压器的安全运行,大多用于变压器做主保护。差动保护使用电气量单纯、原理简单、保护范围明确、动作不需延时。用负荷电流检验,可以查明差动保护的运行情况,可以知道差动保护的整定、接线是否正确,本文展开讨论检验时需要哪些测量数据,怎样对数据进行分析判断。
1 差动保护动作原理
差动继电器动作的工作原理依据,是基尔霍夫电流定理。当变压器工作正常,或区外故障时,的流入电流和流出电流相等,参照为理想变压器,此时差动继电器不动作。当变压器内部出现故障,产生短路电流时,差动保护接收到的二次电流和与故障点电流,发生正比关系时,变压器进入保护状态(差动继电器动作)。
2 差动保护带负荷测试的重要性
由于各种差动保护的具体实现方式不尽相同,因此,变压器差动保护原理虽然简单,但实现方式比较复杂,这就增加了使用中的操作难度,增大了人为出错机率,使得正确动作率降低。不同品牌产品之间存在的细小差别,在工程设计、安装、整定中,操作人员很容易疏忽、混淆,因为工作失误而造成保护误动或保护拒动。为了避免造成损失,必需进行带负荷测试之后,再让变压器差动保护投入工作运行。
3 变压器差动保护带负荷测试内容
对线接、极性、平衡系数测算等进行检查、复核,收集充足、完备的测试数据,排除设计、安装、整定过程中的疏漏。
3.1 测量相间差压(或差流)。差动保护,是依据各侧CT二次电流和与差流间比值进行工作的,差流(或差压)是差动保护带负荷测试的重要内容。磁平衡补偿型差动继电器,可用0.5级交流电压表分别测量和记录A相、B相、C相差压;电流平衡补偿型差动继电器,可用钳形相位表分别测量和记录A相、B相、C相差流。
3.2 测量各侧电流的幅值和相位。单纯依据差流参数判断差动保护动作是否正确,是不充分的,因为差流随负荷电流变化成正比,有些接线或变比的较小错误,有时不会产生明显的差流;在负荷较小的情况下,也不会产生明显的差流,所以测试差流后,还要用钳形相位表在保护屏端子排处,分别测量和记录变压器各侧A相、B相、C相电流的幅值和相位。
3.3 测量变压器潮流。通过控制屏监、控制显示器或者调度端上显示的电流、有功、无功功率数据表,记录参数大小和流向,作为CT变比、极性分析的参数基础。测量变压器潮流时,负荷电流越大,各种错误在差流中的数据体现就越明显,也越容易判断。在变压器的实际运行中,由于网络限制负荷电流不会很大,但应满足测试仪器精度要求,以及差流和负荷电流的可比性。否则,差动保护的准确性就难以判断。
4 变压器差动保护带负荷测试数据分析
对收集的测试数据进行分析、判断。精通变压器差动保护原理,熟练掌握变压器差动保护实现方式,是带负荷测试的关键,二者缺一不可,否则,或有错误不得发现,或得出结论错误。数据分析应按以下方法进行。
4.1 检查电流相序
接线正确时,各侧电流都是正序:A相在B相前,B相在C相前,C相在A相前。否则可能是:在一次设备倒换相别时最容易发生的情况是,在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应;由于安装人员的马虎可能发生的情况是,从端子箱到保护屏的电缆芯接反。
4.2 检查电流的对称性
4.2.1 每侧A相、B相、C相电流幅值基本相等,相位差120°。若一相幅值偏差大于12°,则有可能:a.三相负荷不对称,一相电流偏大或偏小。b.三相负荷对称,但波动较大,造成一相负荷大,一相负荷小。c.CT变比接错,比如二次绕组抽头接错。d.存在寄生回路,比如在剥电缆皮时绝缘损伤,对电缆屏蔽层形成漏电流,造成流入保护屏的电流减小。
4.2.2 若某两相相位偏差大于12°,则有可能:a.负荷功率因数波动较大,造成一相功率因数大,另一相功率因数小。b.存在寄生回路,造成该相电流相位偏移。
4.3 检查各侧电流幅值,核实CT变比,该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大于10%,则有可能:
4.3.1 CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。
4.3.2 CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。
4.4 检查两(或三)侧同名相电流相位,查看差动保护电流回路极性组合的正确性一种是将变压器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°,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(11—6)×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,则有可能:
4.4.1 将CT二次绕组组合成△时,极性弄错或相别弄错,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非极性端的连接点上引出。
4.4.2 一侧CT二次绕组极性接反
在安装CT时,由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时,二次极性要做相应颠倒,否则就会发生这种情况。
4.5 检查差流(或差压)大小,查看整定值的正确性
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(或差压)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,《新编保护继电器校验》中规定:差压不能大于150mv。否则,有可能是:
4.5.1 变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。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,再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,再次测量差流(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。
4.5.2 变压器Y型侧额定二次电流算错,造成平衡系数整定错。
4.5.3 平衡系数算错。通常是先将基本侧平衡系数整定为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,平衡系数就会算错。
4.5.4 以上各种因素,都会最终造成差流(或差压)不满足要求,但我们只要依次检查,就会将这些因素一個个排除。