沈陽變壓器回收專題變壓器保護帶負荷測試數(shù)據(jù)分析
[摘要]
根據(jù)一份變壓器保護帶負荷實測數(shù)據(jù)，進行深入分析，準(zhǔn)確找出變壓器母線相序弄反、高壓電纜接錯等突出問題。
[關(guān)鍵詞]帶負荷實測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分析一次接線圖軟件移相差動后備高壓電纜整定值差動差流后備相位正負相序問題原因效果
１引言
毋庸置疑，帶負荷測試把握著變壓器保護安全可靠運行的最后一道關(guān)，因此帶負荷測試對新投運的變壓器相當(dāng)重要，不只是在數(shù)據(jù)收集過程，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個問題“揪”出來，還變壓器一個安全可靠的“保護神”。
下面我們不妨以一份現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)來展開我們的變壓器保護帶負荷測試數(shù)據(jù)分析。
2實測數(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主變保護參數(shù)。
主變保護為微機保護，其差動、后備101側(cè)、后備501側(cè)、后備502側(cè)保護均為獨立保護單元。差動保護采用軟件移相，移Y型側(cè)相位，移相算法為：Ia=IA-IB,Ib=IB-IC,Ic=IC-IA。三側(cè)差動電流CT均接成Y型。
主變差動保護電流回路接線端子定義為：
2.3變壓器保護整定變比及定值
差動保護：
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：
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帶負荷測試數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)由鉗形相位表在主變保護屏后端子排測取到，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帶負荷測試數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)展現(xiàn)在我們面前，到底有沒有問題呢？一看差流那么大，肯定有問題，那問題有幾個，出在哪兒呢？我們得冷靜下來按步驟一個個挨著找，挨著分析。
4.1找問題
首先，我們看看其對稱性。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，在對稱性上，數(shù)據(jù)不存在問題。
其次，我們看看其相序。從測試數(shù)據(jù)表格中，我們不難發(fā)現(xiàn)差動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°，說明A相滯后于B相120°）全是負序，相序存在問題。
再次，看三側(cè)同名相電流相位。從測試數(shù)據(jù)表格中，我們看到差動101側(cè)（電源側(cè)）和差動501、502側(cè)（負荷側(cè)）三個同名相電流相位大概處于相反方向，說明三側(cè)差動CT極性組合不存在問題。我們再看差動101側(cè)和501、502側(cè)電流相位，101側(cè)和501側(cè)三個同名相電流相位都相差約180°，101側(cè)和502側(cè)三個同名相電流都相差約150°，這明顯和501開關(guān)接于主變Δ側(cè)、502開關(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Δ側(cè)、35KVII段母線接于主變Y側(cè)的一次接線圖不吻合。
接下來，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的負荷電流，占到了25%，這顯然太大，說明三側(cè)電流沒有平衡，區(qū)外故障差動肯定誤動。
最后，我們來看后備保護。前面已說了：電流、電壓對稱性不存在問題，僅后備101側(cè)電流為負序，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101側(cè)電流幅值相當(dāng)，和定值單上101側(cè)差動、后備CT變比相同相吻合，說明后備101側(cè)CT變比不存在問題；同樣后備501側(cè)和后備502側(cè)，CT變比也不存在問題；2.三側(cè)后備保護同名相電流電壓夾角也基本符合潮流方向，說明三側(cè)后備保護CT極性也沒有問題。
4.2分析原因
（1）相序問題：首先看110KV側(cè)，差動、后備電流和母線電壓全是負序，三組二次回路同時接錯的可能性非常小，最大的可能是110KV進線一次就是負序，造成差動、后備101側(cè)電流和110KV母線電壓全成了負序。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501側(cè)、502側(cè)為負序，可能是差動501側(cè)、502側(cè)故意把二次電流由正序反為負序了（差動101側(cè)是負序，不反不好平衡）。
（2）三側(cè)同名相相位和501在主變Δ側(cè)、502在主變Y側(cè)一次接線不吻合問題：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；而事實上，差動101側(cè)和501側(cè)三個同名相電流都相差約180°，110KV母線電壓C相（110KV電壓為負序，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開關(guān)上，而把Δ型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了502開關(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進線一次A相、C相引線對調(diào)，這樣一來，差動101側(cè)、后備101側(cè)電流和110KV母線電壓全都從負序變成了正序。由于差動501側(cè)A相和后備501側(cè)C相電流相位相差約180°（差動和后備電流CT抽取極性相反，所以相位相差180°），差動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501側(cè)、502側(cè)A相、C相二次電流接線對調(diào)，這樣一來，差動501側(cè)、502側(cè)電流也從負序變成了正序。
（2）對調(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101側(cè)和501側(cè)電流三個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)管引出高壓電纜對調(diào)。對調(diào)后，差動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Δ型側(cè)相位。
經(jīng)過兩次對調(diào)后，主變差動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°，是問題沒找完嗎？不是，是負序系統(tǒng)造成的。
我們進行帶負荷測試時，110KV母線電壓是負序，流入主變101側(cè)的電流也就是負序，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進線一次A相、C相引線對調(diào)，110KV母線電壓和流入主變101側(cè)的電流都由負序變?yōu)榱苏颍髯兘泳€組別就從Yn-Y0-d1恢復(fù)到Y(jié)n-Y0-d11，對應(yīng)的變壓器Δ型側(cè)的電流電壓都會向正方向轉(zhuǎn)動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，主變Δ型側(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）重新計算差流。
經(jīng)過三次調(diào)整，負序變成了正序、主變Y、Δ型側(cè)實際接線對應(yīng)了一次接線圖、Δ型側(cè)電流電壓相位對應(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°。
變壓器微機差動保護采用軟件移相，對Y側(cè)進行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°
變壓器微機差動保護還要對三側(cè)電流進行幅值平衡。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無變化。
接下來應(yīng)該對三側(cè)電流向量相加計算差流了。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行幅值加減計算差流：
ΔIa=|IA101|-|IA501|-|IA502|=1.43-0.8-0.62=0.01A
按此方法可以計算出B、C相差流，分別是ΔIb=0.01A，ΔIc=0.01A。
（5）通過計算，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題是準(zhǔn)確的，分析的原因是正確的。
5結(jié)束語
后經(jīng)證實：該主變在投運時就發(fā)現(xiàn)全站電壓是負序，電動機都反轉(zhuǎn)不能工作；由于110KV進線處相間距離遠，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；后來又發(fā)現(xiàn)差動保護在主變負荷增大時A、C相差動要誤動，就把差動501側(cè)、502側(cè)二次電流回路A、C相交換，來對應(yīng)差動101側(cè)電流的負序。同時該主變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開關(guān)上，而把Δ型側(cè)導(dǎo)管引出頭接到了502開關(guān)上，致使實際接線和一次接線圖不對應(yīng)。
［參考文獻］
[1]賀家李等，電力系統(tǒng)繼電保護原理[M]，北京，水電出版社，1984。
[2]郭銳，《淺談變壓器差動保護帶負荷測試》一文，發(fā)表于2003年《繼電器》雜志12期，2003。
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