北京电力工程公司 朱勇
摘要：该文针对某110kV变电站送电时不带负荷，无法完成主变差动保护相量核对工作，采用了环流法，可完成部分差动相量的核对。
关键词：差动保护；相量；环流法
中图分类号：TM774 文献标志码：B 文章编号：1003-0867(2008)04-0022-02
差动保护作为变压器的主保护，对于保护区内发生故障的灵敏度非常高。但往往由于电流互感器二次接线不正确，造成了差动保护正确动作率偏低。
在工作中，为了判断变压器差动保护电流互感器二次接线是否正确，不但要对其进行理论分析，还应在负荷状态下进行带负荷检验，即采用六角图测试。通常的做法是，调整系统一次运行方式，使投运设备串接于负荷电流中，在二次回路中产生大于0.5A的测试电流，以进行“六角图”的测量。但由于系统一次接线的多样性、运行方式的多变性、负荷大小的变动，以及考虑到相应保护的配合等多种因素的制约，往往使实际操作并不简单。
以测量主变保护相量为例，常用方法是调整运行方式，使主变压器低压侧带一条出线，要求该出线负荷足够大，或者用站内电容器充当负荷。此时需考虑的问题是：主变压器高压侧上级保护的调整，主变压器低压侧接线方式的调整，低压侧出线负荷的调整等。实际工作中，常常因为出线负荷太小，需多次调整运行方式调动负荷，以满足测试要求。随着北京电网的迅速发展，许多新变电站投运时，往往低压侧出线还没有负荷，甚至部分GIS变电站没有电容器，导致相量测试无法实施。对于既无出线负荷又无低压侧电容器的变电站，其主变压器“六角图”采用环流法进行测量。
一般结合现场特点，提出了通过调整并列运行的主变分头，使其产生环流，利用环流测量主变压器保护相量。这一方法，以下简称“环流法”。
2007年，北京地区某110kV变电站送电时还没有负荷，因此其主变压器两侧差动相量无法按正常送电程序完成相量的测试工作，主变压器差动保护无法投运。但为了不给调试单位的工作增加负担，采用了主变压器并列运行，通过调节主变压器调压分头，在变压器组中形成环流的方式完成相量测试。
1 环流法测试原理
空载的两台变压器并列运行，在低压侧合环，调整两台主变压器电压抽头，使其产生电压差，从而在两台变压器中可以测量到无功环流。为了方便，取两台变比不同的单相变压器并联运行来分析，分析时忽略它们的励磁电流。
如图1所示，两台单相变压器a和b的原边同接至一母线，副边也同接至另一母线。设变比ka>kb，即变压器a的副边电压比变压器b的高，其电压之差为两副边的开路电压之差，由于两变压器空载，其副边回路产生的电流只能在两个副绕组中流通，称之为环流，当两台变压器变比确定后，其变比短路阻抗是一定的，并列运行的环流大小主要取决于副边的空载电压，而此电压是由主变压器调压抽头调节。另外由于变压器的漏阻抗比较小，即使变比相差不大，也能引起较大的环流。综上所述，通过调节并列运行主变压器的电压抽头，造成变比差，可以在变压器内部产生适当的环流。
图1 接线图
2 环流法测试的应用
由于环流的产生不需要外界条件，只需调节主变压器变比即可，故可应用于新投运的外桥接线的双绕组变压器的主变相量测试工作。
从1998年开始，用这种方法测试无负荷变电站的主变相量。比如，固定1号变分头在1档，则上调2号变分头的档位，产生一次环流，电流互感器二次也感应出相应的二次电流。如果二次电流还不能满足测试精度的要求，则继续加大两个分头档位差，直到满足精度要求为止。实际操作中，基本上采用两个变压器分头差在3个档位左右，比如，固定1号变分头在7档，调节2号变分头到4档或10档，基本上能满足测试精度的要求。通过几个站的试验，均取得了较大的成功，理论分析和实际测试结果能很好地结合。
图2所示的主接线变电站，相量测试1次即可完成。
图2 环流法测相量示意图
运行方式：断路器111合，断路器145、102、202，245、201，101合，112分，固定1号变分头在7档，调节2号变分头到10档。
由于两个变压器内部电压不同，将产生环流。此时环流在联络断路器145-2#变压器-断路器202-245-201-1#变压器-断路器101-145中流动，111断路器没有电流流过。
在这种方式下，能完成1#变压器主进断路器101对201的相量测试，及2#变压器主进断路器102对202的相量测试。
3 环流法的不足和存在问题
对图2所示的外桥接线的方式，环流法能完成全部的相量测试，经过环流法确定的差动回路接线正确性得到充分的验证，保护可以投入运行。但对图3所示的外桥接线方式，环流法测试的差动相量不完整，差动回路接线正确性不能得到充分的验证，保护无法投入运行的情况。
图3 外桥式接线方式
为了完成测试，将按电压等级分两次完成。
第一次：111（或112）合，断路器145、301、345、302合，201、202、245分，通过调节变压器分头，比如使1#变分头在10，2#变分头在7，由于两个变压器内部电压不同，将产生环流1。此时环流1在145-2#变压器-302-345-301-1#变压器-145中流动，111（或112）断路器没有电流流过。在这种方式下，能完成145-301，145-302的相量测试，但不能完成断路器111（或112）对301（或302）的相量测试，而这对变压器差动相量来说是同样重要的。
第二次，断路器111（或112）合，断路器145、201、202、245合、301、345、302分，环流2在断路器145-2#变压器-断路器202-245-201-1#变压器-断路器145中流动。同样，断路器111（或112）断路器没有电流流过。在这种方式下，能完成断路器145-201，断路器145-202的相量测试，不能完成断路器111（或112）对断路器201（或202）的相量测试。
因此，作为进线电源的111、112在环流法测相量的方式中不能判定其电流相量是否正确，在2个变压器分列运行的情况下，差动保护不能投入。除非运行方式改为：断路器111通过145带2#变或112通过145带1＃变压器，只有这两种方式，环流法所测相量才有实际应用价值。并且，一旦将来带上负荷，由于电流大小、方向的改变，所有的相量必须重新测试，不仅仅是补测断路器111对断路器201、301和断路器112对202、302的相量。
这种方式下，要保证变电站发电顺利，主变压器保护投运，必须由施工方、调试方、验收方三方共同确保主变压器各侧电流互感器的极性、变比准确无误，相量关系等待常有负荷后再另行补测。
4 结束语
“环流法”是一种值得推广的测试相量的方法。该方法利用并列运行的两台有变比差的变压器的环流作测试，原理简单，容易操作。
安全可靠。由于主变压器未带出线负荷，因此不影响对外正常供电，对保护也无特别要求，因而较安全可靠，不像以往在测相量时，还需考虑万一发生事故该如何处理等。
只需进行简单的并列操作，对有载调压的变压器甚至可以并列后调节，在测主变压器相量的操作中，仅只有两三项操作，而用以往的方法测主变相量，为了倒方式，通常都有几十项操作。
但这种方法也有局限性：对单独一台变压器测相量无能为力。但现在北京电网的绝大多数变电站都是两台以上的变压器，因此应用还是较为广泛的。对内桥接线方式的变电站，相量测试不完整，没有实际应用的意义。
参考文献
[1] 曲静，应用变压器差压环流法测量变压器差动保护相位，东北电力技术，2005，02.
关键词：
农电技术
中国电力网严正声明
2008全国电力企业信息技术服务大会
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