差压环流负荷测试法在广珠城际铁路的应用

马德福

0 引言

国内客运专线牵引变电所竣工启动时，供电部门为确保电力系统的安全性，在地方电力系统引入电源线路送电进所后，要求所内设备启用前必须进行电源线路负荷测试工作。下文结合广珠城际客运专线应用差压环流负荷测试法的实例，总结了常用测试方法的优缺点，并提出注意事项以供探讨。

1 负荷测试的目的

牵引变电所带负荷测试是通过测量线路电流和电压，以及知道线路功率后，绘制六角图判断二次回路接线以及二次接线的极性是否正确。

电流相量六角图可以直观反映同一组电流互感器三相电流IA、IB、Ic之间的关系；差动保护中不同组别电流互感器的电流之间的关系；阻抗或方向元件的电流和电压之间的相位关系。同时也可判别电流互感器变比是否正确。

测试验证正确后，供电部门才允许线路带负荷运行，以确保供电系统能正常稳定。

2 差压环流负荷测试法

在普速及客运专线铁路建设中，常用的负荷测试方法有移动电容测试法和大功率机车负载法。前者是用移动电容作为负载，通过一次接线接入变电所馈出回路而产生测试电流，该方法的特点是测试时间不受限制，但投入大，生产及使用条件较苛刻；后者是用铁路机车加挂车体及负载，通过运行取流实现负荷测试，该方法真实性强，但组织难，测试时间短，成本高。

变电所差压环流负荷测试法采用 2台空载的主变压器并列运行，在低压侧合环，调整2台主变压器电压抽头，使其产生电压差，形成环流，进而测试外引电源线路保护参数，是新建变电所正式启动前一种“不外加负荷”的测试方法。

为了实现测试目的，需要对该方法所能产生的一次侧电流进行验算，以获得足够大的电流，达到负荷测试的最低电流条件。快捷计算方法如下：

2台变压器电压差百分比为ΔU% = N×Δu%

式中，N为2台主变压器档位差值；Δu%为同一主变压器相邻两档电压差百分比。

合环产生电流的倍数为

式中，（Z1% + Z2%）/2为2台变压器平均阻抗。

一次侧产生电流为I1= IA1×β

二次侧产生电流为I2= IA2×β

式中，IA1、IA2分别为主变压器一次侧、二次侧额定电流。

根据测试需要，可通过调节2台主变压器档位差改变电流的大小，重复以上计算步骤进行验算。

3 差压环流负荷测试法的应用

广珠城际轨道交通工程碧桂牵引变电所主接线如图1所示。

图1 广珠城际轨道碧桂牵引变电所主接线示意图

该所主变压器采用单相变压器，根据变压器参数：分接开关分 5档，每档电压差为额定电压的2.5%，差压环流负荷测试法分以下几步进行计算：

（1）2台变压器电压差百分比（ΔU%）：如1#变压器采用3档，2#变压器采用5档，每档变比差为2.5%，2台变压器变比差（电压差百分比）为（5 - 3）×2.5% = 5%。

（2）电流倍数 β = ΔU%/(阻抗百分比/2) =5%/(10.5%/2) = 0.238。

（3）一次侧产生电流 I1=IA1×β = 181×0.238 = 43.078 A，二次侧产生电流 I2= IA2×β =727×0.238 = 173.026 A。

经实践证明，该快捷方法计算值与实际值较接近，能达到测算的目的。

总之，与差压环流负荷测试法相比，因其他负荷测试方法外加设备和测试条件要求较高，包括外加设备参数的计算与选择（负荷计算）、一次接线要求、各测试点时间安排配套、供电部门测试时间要求等，只有各方条件都充分且紧密配合，沿线各所同时进行才能达到良好效果。而往往因成本投入大，加上各所所属供电管理单位安排时间不一致，且测试要求难以统一，最终难成其效，为此难免会对工期造成一定的影响。

而差压环流负荷测试法在实施中，内部条件较容易满足，而对外部条件无特殊要求，时间上与变电所受电启动可同步进行，故该方法有成本低、可靠性强、组织简单、操作方便、效率高等优点。

4 差压环流负荷测试法应用注意事项

差压环流负荷测试法其原理是在变压器二次侧进行短路而形成电流，但为了保证其回路中设备及配套设施的安全，对短路所形成的电流是有限制的，否则会造成设备、设施的损坏，所以在使用该方法进行测试时，必须进行以下工作：一是两回电源核相，相序一致，相位一致，一般同一电网系统的两回电源都能满足该条件；二是校核一二次短路电流是否超过设备及回路设计的额定值。在上述条件均满足后方可使用该方法进行测试。

在实际操作中，为避免意外情况发生，一般将回路中带负荷的其他设备移除，并切断所有一次侧与外界有连接的线路，切实做好预防措施。

变电所2台主变压器是重要设备，建议在测试时退出其他二次保护，保留变压器主保护，在测试时以便检验相关参数。如在主变压器二次侧合环产生电流时，可重点检查差动保护制动电流、差动电流是否在正常值，否则应及时查找原因。

5 结束语

广珠城际铁路牵引变电所主变压器为单相接线，结构单一，操作简便，根据其应用原理，该方法适用于牵引及电力各种接线类型变压器，区别主要是电流估算时需根据各种设备所提供的参数来选择合适的计算办法以实现计算误差最小，同时测试操作需结合各种接线特点采取相应可靠的措施及操作办法，以确保该测试方法的可靠性和有效性。笔者希望差压负荷测试法在广珠城际铁路的成功运用经验能为其他建设线路提供借鉴。