沈陽(yáng)變壓器回收專題變壓器保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)分析
[摘要]
根據(jù)一份變壓器保護(hù)帶負(fù)荷實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行深入分析，準(zhǔn)確找出變壓器母線相序弄反、高壓電纜接錯(cuò)等突出問(wèn)題。
[關(guān)鍵詞]帶負(fù)荷實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析一次接線圖軟件移相差動(dòng)后備高壓電纜整定值差動(dòng)差流后備相位正負(fù)相序問(wèn)題原因效果
１引言
毋庸置疑，帶負(fù)荷測(cè)試把握著變壓器保護(hù)安全可靠運(yùn)行的最后一道關(guān)，因此帶負(fù)荷測(cè)試對(duì)新投運(yùn)的變壓器相當(dāng)重要，不只是在數(shù)據(jù)收集過(guò)程，更在于數(shù)據(jù)分析；只有方法得當(dāng)、分析徹底，才能將其隱藏的一個(gè)個(gè)問(wèn)題“揪”出來(lái)，還變壓器一個(gè)安全可靠的“保護(hù)神”。
下面我們不妨以一份現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)展開(kāi)我們的變壓器保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)分析。
2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)背景
主變一次接線圖
2.１主變參數(shù)。
變壓器變比：110/35/35KV,接線組別：Yn-Y0-d11,容量18MVA，一次接線如圖所示。
2.2主變保護(hù)參數(shù)。
主變保護(hù)為微機(jī)保護(hù)，其差動(dòng)、后備101側(cè)、后備501側(cè)、后備502側(cè)保護(hù)均為獨(dú)立保護(hù)單元。差動(dòng)保護(hù)采用軟件移相，移Y型側(cè)相位，移相算法為：Ia=IA-IB,Ib=IB-IC,Ic=IC-IA。三側(cè)差動(dòng)電流CT均接成Y型。
主變差動(dòng)保護(hù)電流回路接線端子定義為：
2.3變壓器保護(hù)整定變比及定值
差動(dòng)保護(hù)：
110KV側(cè)（101）：CT變比150/5，平衡系數(shù)為0.68；35KVΔ側(cè)（501）：CT變比400/5，平衡系數(shù)為1（該側(cè)為基本側(cè)）；35KVY側(cè)（502）：CT變比300/5，平衡系數(shù)為0.43。
后備保護(hù)：
后備101側(cè)：CT變比150/5；后備501側(cè)：CT變比400/5；后備502側(cè)：CT變比300/5。
3帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)由鉗形相位表在主變保護(hù)屏后端子排測(cè)取到，電流以35KVI母電壓UAN（A630I）=59V為基準(zhǔn)，記錄的相位為該基準(zhǔn)向量超前各電流量的角度；電壓以后備101側(cè)A相電流IA（A421）=1.2A為基準(zhǔn)，記錄的相位為各電壓量超前該基準(zhǔn)向量的角度。具體如下：
4帶負(fù)荷測(cè)試數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)展現(xiàn)在我們面前，到底有沒(méi)有問(wèn)題呢？一看差流那么大，肯定有問(wèn)題，那問(wèn)題有幾個(gè)，出在哪兒呢？我們得冷靜下來(lái)按步驟一個(gè)個(gè)挨著找，挨著分析。
4.1找問(wèn)題
首先，我們看看其對(duì)稱性。主變?nèi)齻?cè)電流、電壓三相的幅值基本相等，相位互差120°，N相電流也很小，看來(lái)，在對(duì)稱性上，數(shù)據(jù)不存在問(wèn)題。
其次，我們看看其相序。從測(cè)試數(shù)據(jù)表格中，我們不難發(fā)現(xiàn)差動(dòng)101側(cè)、501側(cè)、502側(cè)、后備101側(cè)電流（基準(zhǔn)電壓向量超前A相電流比超前B相多120°，說(shuō)明A相滯后于B相120°）和110KV母線電壓（A相電壓超前基準(zhǔn)電流向量比B相少120°，說(shuō)明A相滯后于B相120°）全是負(fù)序，相序存在問(wèn)題。
再次，看三側(cè)同名相電流相位。從測(cè)試數(shù)據(jù)表格中，我們看到差動(dòng)101側(cè)（電源側(cè)）和差動(dòng)501、502側(cè)（負(fù)荷側(cè)）三個(gè)同名相電流相位大概處于相反方向，說(shuō)明三側(cè)差動(dòng)CT極性組合不存在問(wèn)題。我們?cè)倏床顒?dòng)101側(cè)和501、502側(cè)電流相位，101側(cè)和501側(cè)三個(gè)同名相電流相位都相差約180°，101側(cè)和502側(cè)三個(gè)同名相電流都相差約150°，這明顯和501開(kāi)關(guān)接于主變?chǔ)?cè)、502開(kāi)關(guān)接于主變Y側(cè)的一次接線不吻合。接著看電壓，110KV母線電壓C相（110KV電壓為負(fù)序，而35KV電壓為正序，所以不能用同名相相比）和35KVI段母線電壓A相同相位，而和35KVII段母線電壓A相相差約30°，這又和35KVI段母線接于主變?chǔ)?cè)、35KVII段母線接于主變Y側(cè)的一次接線圖不吻合。
接下來(lái)，我們看看差流，其三相幅值都在0.2A左右，相比低壓側(cè)0.8A的負(fù)荷電流，占到了25%，這顯然太大，說(shuō)明三側(cè)電流沒(méi)有平衡，區(qū)外故障差動(dòng)肯定誤動(dòng)。
最后，我們來(lái)看后備保護(hù)。前面已說(shuō)了：電流、電壓對(duì)稱性不存在問(wèn)題，僅后備101側(cè)電流為負(fù)序，這里就不重復(fù)了。我們著重看看：1.后備101側(cè)電流和差動(dòng)101側(cè)電流幅值相當(dāng)，和定值單上101側(cè)差動(dòng)、后備CT變比相同相吻合，說(shuō)明后備101側(cè)CT變比不存在問(wèn)題；同樣后備501側(cè)和后備502側(cè)，CT變比也不存在問(wèn)題；2.三側(cè)后備保護(hù)同名相電流電壓夾角也基本符合潮流方向，說(shuō)明三側(cè)后備保護(hù)CT極性也沒(méi)有問(wèn)題。
4.2分析原因
（1）相序問(wèn)題：首先看110KV側(cè)，差動(dòng)、后備電流和母線電壓全是負(fù)序，三組二次回路同時(shí)接錯(cuò)的可能性非常小，最大的可能是110KV進(jìn)線一次就是負(fù)序，造成差動(dòng)、后備101側(cè)電流和110KV母線電壓全成了負(fù)序。再看35KV側(cè)，35KVI、II段母線電壓和后備501側(cè)、502側(cè)電流都是正序，僅差動(dòng)501側(cè)、502側(cè)為負(fù)序，可能是差動(dòng)501側(cè)、502側(cè)故意把二次電流由正序反為負(fù)序了（差動(dòng)101側(cè)是負(fù)序，不反不好平衡）。
（2）三側(cè)同名相相位和501在主變?chǔ)?cè)、502在主變Y側(cè)一次接線不吻合問(wèn)題：理論上，主變101側(cè)和502側(cè)都是Y型接線，那兩側(cè)差動(dòng)同名相電流就應(yīng)該相差約180°，同名相電壓就應(yīng)該同相位；而事實(shí)上，差動(dòng)101側(cè)和501側(cè)三個(gè)同名相電流都相差約180°，110KV母線電壓C相（110KV電壓為負(fù)序，而35KV電壓為正序，所以不能用同名相相比）和35KVI段母線電壓A相同相位，是501、502電流二次回路，35KVI母、II母電壓二次回路同時(shí)交叉混淆了嗎？可能性不大，最大的可能是一次接線交叉混淆，把主變Y型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了501開(kāi)關(guān)上，而把Δ型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了502開(kāi)關(guān)上。
4.3看效果
（1）調(diào)相序。
由于110KV母線電壓C相和35KVI段母線電壓A相同相位，所以我們考慮將110KV進(jìn)線一次A相、C相引線對(duì)調(diào)，這樣一來(lái)，差動(dòng)101側(cè)、后備101側(cè)電流和110KV母線電壓全都從負(fù)序變成了正序。由于差動(dòng)501側(cè)A相和后備501側(cè)C相電流相位相差約180°（差動(dòng)和后備電流CT抽取極性相反，所以相位相差180°），差動(dòng)502側(cè)A相和后備502側(cè)C相電流相位也相差約180°，所以我們考慮將差動(dòng)501側(cè)、502側(cè)A相、C相二次電流接線對(duì)調(diào)，這樣一來(lái)，差動(dòng)501側(cè)、502側(cè)電流也從負(fù)序變成了正序。
（2）對(duì)調(diào)主變Y型側(cè)、Δ型側(cè)導(dǎo)管引出高壓電纜。
由于主變差動(dòng)101側(cè)和501側(cè)電流三個(gè)同名相電流都相差約180°、110KV母線電壓C相和35KVI段母線電壓A相同相位，符合Yn-Y0接線特征，所以我們考慮將主變Y型側(cè)、Δ型側(cè)導(dǎo)管引出高壓電纜對(duì)調(diào)。對(duì)調(diào)后，差動(dòng)501側(cè)、后備501側(cè)電流就成了502側(cè)電流，35KVI母電壓就成了35KVII母電壓，正如下表所示：
（3）調(diào)整主變?chǔ)ば蛡?cè)相位。
經(jīng)過(guò)兩次對(duì)調(diào)后，主變差動(dòng)101側(cè)和502側(cè)同名相電流已相差約180，同名相電壓也已同相位；而101側(cè)和501側(cè)相位差正不正確呢？從表格和相量圖中我們看到：IA101超前IA501：228-16°=212°，而不是理想的（11—6）×30°=150°；UA110超前UA35I：257-226°=31°，而不是理想的11×30°=330°，即-30°，是問(wèn)題沒(méi)找完嗎？不是，是負(fù)序系統(tǒng)造成的。
我們進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試時(shí)，110KV母線電壓是負(fù)序，流入主變101側(cè)的電流也就是負(fù)序，而我們變壓器的接線組別Yn-Y0-d11是在正序系統(tǒng)下的組別，如果用在負(fù)序系統(tǒng)下，組別就變?yōu)榱薡n-Y0-d1了，所以在101側(cè)電流電壓為負(fù)序的情況下，IA101超前IA501：（1—6）×30°=-150°，即210°；UA110超前UA35I：1×30°=30°。現(xiàn)在我們將110KV進(jìn)線一次A相、C相引線對(duì)調(diào)，110KV母線電壓和流入主變101側(cè)的電流都由負(fù)序變?yōu)榱苏颍髯兘泳€組別就從Yn-Y0-d1恢復(fù)到Y(jié)n-Y0-d11，對(duì)應(yīng)的變壓器Δ型側(cè)的電流電壓都會(huì)向正方向轉(zhuǎn)動(dòng)2×30°=60°，即IA501變?yōu)镮A501′,UA35I變?yōu)閁A35I′，如向量圖中虛線所示，這樣一來(lái)，主變?chǔ)ば蛡?cè)501的電流電壓向量就吻合d11接線組別了。當(dāng)然其它兩相也一樣，后備501側(cè)電流也一樣，如表中所示。
（4）重新計(jì)算差流。
經(jīng)過(guò)三次調(diào)整，負(fù)序變成了正序、主變Y、Δ型側(cè)實(shí)際接線對(duì)應(yīng)了一次接線圖、Δ型側(cè)電流電壓相位對(duì)應(yīng)了主變d11接線組別，那差流能不能平衡了呢？我們不妨計(jì)算一下：
從表格中得到經(jīng)三次調(diào)整后的三側(cè)A相電流，分別是：IA101=1.2∠16°,IA501=0.8∠168°,IA502=0.84∠199°。
變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)采用軟件移相，對(duì)Y側(cè)進(jìn)行Ia=IA-IB、Ib=IB-IC、Ic=IC-IA的移相。主變Y型側(cè)101、502電流都是三相正序?qū)ΨQ電流，這樣一移相，就使每相電流幅值增大到√3倍、相位向正方向轉(zhuǎn)動(dòng)30°。所以IA101、IA502經(jīng)軟件移相后變?yōu)椋?br />
IA101=IA101×(√3∠-30°)=(1.2×√3)∠(16°-30°)=2.1∠-14°
IA502=IA502×(√3∠-30°)=(0.84×√3)∠(199°-30°)=1.45∠169°
變壓器微機(jī)差動(dòng)保護(hù)還要對(duì)三側(cè)電流進(jìn)行幅值平衡。從整定值中我們看到101側(cè)平衡系數(shù)為0.68、501側(cè)平衡系數(shù)為1、502側(cè)平衡系數(shù)為0.43，那IA101、IA502經(jīng)幅值平衡后就成為：
IA101=IA101×0.68=0.68×2.1∠-14°=1.43∠-14°
IA502=IA502×0.43=0.43×1.45∠169°=0.62∠169°
由于501側(cè)平衡系數(shù)為1，所以IA502無(wú)變化。
接下來(lái)應(yīng)該對(duì)三側(cè)電流向量相加計(jì)算差流了。觀察三側(cè)A相向量：IA101=1.43∠-14°，IA501=0.8∠168°，IA502=0.62∠169°；IA501和IA502同相位，都和IA101相差168°-（-14°）約180°，因此我們可以忽略相位直接進(jìn)行幅值加減計(jì)算差流：
ΔIa=|IA101|-|IA501|-|IA502|=1.43-0.8-0.62=0.01A
按此方法可以計(jì)算出B、C相差流，分別是ΔIb=0.01A，ΔIc=0.01A。
（5）通過(guò)計(jì)算，我們看到，經(jīng)三次調(diào)整后差流平衡了，由以前的0.2A降到了0.01A，縮小了20倍，這也再次印證了我們找到的問(wèn)題是準(zhǔn)確的，分析的原因是正確的。
5結(jié)束語(yǔ)
后經(jīng)證實(shí)：該主變?cè)谕哆\(yùn)時(shí)就發(fā)現(xiàn)全站電壓是負(fù)序，電動(dòng)機(jī)都反轉(zhuǎn)不能工作；由于110KV進(jìn)線處相間距離遠(yuǎn)，不好調(diào)相序，于是就分別將主變35KVΔ側(cè)和Y側(cè)導(dǎo)管A、C相高壓電纜交換，從而讓35KVI、II段母線電壓變成正序；后來(lái)又發(fā)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)在主變負(fù)荷增大時(shí)A、C相差動(dòng)要誤動(dòng)，就把差動(dòng)501側(cè)、502側(cè)二次電流回路A、C相交換，來(lái)對(duì)應(yīng)差動(dòng)101側(cè)電流的負(fù)序。同時(shí)該主變35KVΔ側(cè)和Y側(cè)導(dǎo)管引出高壓電纜也接反了，把主變Y型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了501開(kāi)關(guān)上，而把Δ型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了502開(kāi)關(guān)上，致使實(shí)際接線和一次接線圖不對(duì)應(yīng)。
［參考文獻(xiàn)］
[1]賀家李等，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理[M]，北京，水電出版社，1984。
[2]郭銳，《淺談變壓器差動(dòng)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試》一文，發(fā)表于2003年《繼電器》雜志12期，2003。
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