常用电气设备带负荷测试

2016-03-14何丽平李春亮黄祖伟蔡昭宇周志琴殷豪

综合智慧能源 2016年2期

关键词：相电流端子接线

何丽平，李春亮，黄祖伟，蔡昭宇，周志琴，殷豪

（1.广东电网有限责任公司揭阳供电局，广东揭阳 522000；2.广东工业大学自动化学院，广州 510006）

常用电气设备带负荷测试

何丽平1，李春亮1，黄祖伟1，蔡昭宇1，周志琴2，殷豪2

（1.广东电网有限责任公司揭阳供电局，广东揭阳 522000；2.广东工业大学自动化学院，广州 510006）

为了保证电力系统稳定、安全运行，新设备在正式投入运行之前需进行带负荷测试，防止发生电压互感器或电流互感器接线、极性等错误，造成电气设备损害。分别对电容器、电抗器、线路和变压器等设备进行了带负荷测试，得出正常情况下对应的电压、电流及潮流数据功角关系图，并对各电气设备测试结果进行了分析，找出电流、电压幅值、相位发生变化时的原因。

带负荷测试；功角法；电气设备；电压互感器；电流互感器

0 引言

随着技术的发展以及变电站的不断新建、扩建、改造，越来越多的新电气设备要投产运行。在接入电压互感器（PT）和电流互感器（CT）时，容易由于人为疏忽造成出错，可能出现CT和PT一次侧的串、并联接线错误、极性接反等［1］，造成保护误动、拒动，进而降低保护正确动作率。因此，必须对更换或新投运的电气设备进行带负荷测试。

带负荷测试是指对电气设备的电压、电流等参数进行最终检验，以保证一次、二次系统动作和接线的正确性。

1 常用电气设备带负荷测试内容

1.1 电容器保护

1.1.1 电流、电压的幅值和相位

利用钳形相位表，分别在保护屏端子排测出电容器A，B，C三相电流的幅值和相位，利用万用表交流电压档和相位表测出相电压和线电压幅值、相位。

1.1.2 电容器潮流

为检验CT的极性和接线的正确性［2］，需要记录监测系统上的电容器电流和电压幅值、相位以及无功功率的大小和流向。

1.2 电抗器保护

1.2.1 电流、电压的幅值和相位

利用钳形相位表，分别在保护屏端子排测出电容器A，B，C三相电流的幅值和相位，利用万用表交流电压档和相位表在保护屏端子排上测出相电压和线电压幅值、相位。

1.2.2 电抗器潮流

为检验CT的极性和接线的正确性［2］，需要记录监测系统上的电容器电流和电压幅值、相位以及有功功率的大小和流向。

1.3 线路保护

1.3.1 电流、电压的幅值和相位

以一相电压做参考，用钳形相位表分别在保护屏端子排测出A，B，C三相电流的幅值和相位，用万用表交流电压档、相位表在保护屏端子排上测出A，B，C三相电压、线电压及零序电压的幅值。

1.3.2 线路潮流

为了检验CT极性、接线的正确性［2］，需要记录监测系统及线路电流、电压、有功功率和无功功率的大小及流向。

1.4 变压器差动保护

1.4.1 差流与差压

变压器差动保护是依靠各侧CT的二次电流（即差流）工作的，因此，差动保护带负荷测试的主要内容是差流与差压。

A，B，C三相差流可以通过钳形相位表测得，或读取微机保护液晶显示屏数据，差压可以利用0.5级交流电压表测出。

1.4.2 各侧电流幅值和相位

接线或变比错误等特殊情况下并不会出现明显的差流，且差流有时会随电流的变化而变化，因此，仅利用差流这一项数据来判断变压器差动保护是否正确并不充分，还应在保护屏端子排上用钳形相位表分别测出变压器各侧电流的幅值和相位，并记录［3］。

1.4.3 变压器潮流

为了分析CT的接线、变比、极性等参数［4］，需要监控保护屏、显示器或调度端的电流、有功功率及无功功率遥测数据，记录其大小和流向。

2 常用电气设备功角关系

2.1 电容器

电容器是一种容性无功补偿装置，在正常情况下，它的同相电流公角应比同相电压公角超前90°。通过这一关系，可以绘制出电容器带负荷数据的功角关系，如图1所示［5］。

图1 电容器带负荷数据功角关系

2.2 电抗器

与电容器相反，电抗器是一种感性无功补偿装置。在正常情况下，它的同相电流公角应滞后同相电压公角90°。通过这一关系，可以绘制出电抗器带负荷数据的功角关系，如图2所示。

2.3 线路

由于线路的功率流向与电源点的选取相关，因此，为了方便理解，以1条系统流向线路的10 kV单电源点线路为例，其有功功率和无功功率大小相同，方向一致。根据以上模型，可以得出正常情况下线路带负荷测试公角关系，如图3所示。

2.4 变压器

由于变压器带负荷测试结果受其绕组的接线方式影响，因此，为了更好地说明变压器带负荷测试结果，以110 kV的YN／d11型双绕组变压器为例进行带负荷测试。变压器投运时，现场一般以110 kV侧电压为基准，以该变电站的10 kV侧电容器为电源点，向系统输送无功功率，进行带负荷测试。由于110 kV双绕组变压器采用YN／d11接线方式，故低压侧同相电流公角应超前高压侧同相电流公角30°。无功功率首先由10 kV低压母线流向变压器低压侧开关，然后流向高压开关，最后到达高压侧母线，有功功率接近于0。由此得出正常情况下变压器带负荷数据功角关系，如图4所示。

图2 电抗器带负荷数据功角关系

图3 线路带负荷数据功角关系

3 常用电气设备带负荷测试结果分析

3.1 电容器

由于不同的电容器保护对电流和电压的侧重点不同，分为2种保护类型进行讨论。

3.1.1 电流保护

在接线正确的情况下，A相公角超前B相，B相公角超前C相，C相公角超前A相，即三相电流是正序，三相电流相位互差120°，幅值基本相等。若与此不符，则可能有以下2种原因。

图4 变压器带负荷数据功角关系

（1）电流某相位发生偏差，产生极性错误。有可能是CT二次接线盒、二次接线端子接线错误或测量时相位表插线接反。

（2）电流某相幅值发生变化，与其他两相不同，有可能是由于某一相存在寄生回路而产生分流，或CT变比接错。

3.1.2 不平衡电压保护

在接线正确的情况下，三相电压幅值相等，相间电压幅值相等，且电压相序是正序，即A相超前B相，B相超前C相，C相超前A相，相位互差120°。

若相位偏差大于10%或某相电压幅值偏差大于20%，则有可能发生PT一相电压极性接错、PT二次变比选择错误或电压回路断线。

3.2 电抗器

由于电抗器主保护为电流速断保护，后备保护为过流保护，都只与电流有关，故将其归为电流保护。

在接线正确的情况下，三相电流相位互差120°，为正序，且幅值基本相等。若不符合以上条件，则有可能发生下列2种错误。

（1）电流某相位发生偏差，产生极性错误，有可能是由于CT二次接线盒、二次接线端子接线错误或测量时相位表插线接反。

（2）电流某相幅值发生变化，与其他两相幅值不等，有可能是由于某相电流存在寄生回路而产生分流，或CT的变比接错。

3.3 线路

虽然线路保护种类繁多，但可以分为只与电流有关的电流保护、只与电压有关的电压闭锁保护以及和电压电流夹角有关的带方向保护。根据侧重点的不同，进行分类讨论［6］。

3.3.1 电流保护

在接线正确的情况下，A，B，C三相电流是正序，且三相电流幅值基本相等。若与此不符，则有可能发生以下错误。

（1）若某相电流幅值偏差大于10%。则有可能是由于某相电流存在寄生回路而产生分流，也可能是CT变比接错。

（2）若某相位偏差大于10%，则有可能是CT二次接线盒、二次接线端子接线错误，某相电流存在寄生回路，或测量时相位表插线接反。

同时，CT的实际变比应该与整定变比相同，如果不同，则有可能发生以下错误。

（1）CT的二次接线发生错误，并没有按照整定的变比接在相应的抽头上。

（2）CT的一次接线没有按照整定变比进行串、并联。

3.3.2 电压闭锁过流保护

在接线正确的情况下，三相电压幅值相等，相间电压幅值相等，且是正序，即A相公角超前B相，B相公角超前C相，C相公角超前A相，相位互差120°。

若相位偏差大于10%，或某相电压幅值偏差大于20%，则有可能发生电压回路断线，PT端子箱某相电压极性接错，或PT二次变比选择错误。

3.3.3 带方向保护

先利用线路潮流中的有功、无功功率值计算电压电流夹角，再与实测得到的电压电流夹角进行比较，若偏差大于10%，则有可能是由于线路CT的二次绕组极性接反。

3.4 变压器

3.4.1 相序错误

在接线正确的情况下，变压器差动保护各侧电流都是正序［7］。若相序发生错误，则有可能是由于CT的二次接线盒、二次接线端子接线错误，某相电流存在寄生回路，或测量时相位表插线接反。

3.4.2 相位错误

A，B，C三相电流幅值基本相等，相位互差120°。

（1）若某相幅值与其他两相幅值不等，则有可能是由于某相电流存在寄生回路而产生分流，或CT二次接线端子变比错误，如CT的抽头接线错误。

（2）若某两相相位偏差大于10%，则有可能是由于某相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移或变压器负荷功率因数波动较大。

3.4.3 变比错误

用变压器一次电流除以二次电流，得到的CT实际变比应该和整定变比相同，如果偏差大于10%，则有可能发生以下错误。

（1）CT的二次绕组接线没有按照整定变比接在相应的抽头上。

（2）CT的一次绕组接线没有按照整定变比进行串、并联。

4 结论

通过对一些常用电气设备进行带负荷测试，得出CT和PT正确接线情况下，各电气设备正确的功角关系以及电流电压相位、幅值情况，并对可能出现的不正常状态进行分析。从分析可知，电流、电压幅值发生变化时，电路存在寄生回路或CT变比错误；电流、电压相位发生变化时，CT二次接线盒、二次接线端子接线错误，某相电流存在寄生回路，或测量时相位表插线接反。

［1］何丽平，李春亮，林楚斌.带负荷测试方法探讨［J］.广东电力，2010，23（11）：102－104，107.

［2］刘新春.线路保护带负荷测试［J］.华电技术，2010，32（4）：29－30.

［3］姚卫东.变压器差动保护投运后的带负荷试验［J］.青海电力，2008，27（3）：28－30.

［4］仇新艳.变压器差动保护中的带负荷测试［J］.企业技术开发，2009，28（7），71－72.

［5］何丽平，李春亮.基于改进坐标系的带负荷测试数据分析［J］.广东电力，2012，25（5）：33－36.

［6］高春胜，常红.浅谈线路保护带负荷测试［J］.电力与能源，2007（30）：265，310.

［7］李明远.变压器差动保护带负荷测试分析［J］.中国高新技术企业，2009，117（6）：46－47.

（本文责编：弋洋）

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TM 506

1674－1951（2016）02－0055－04

何丽平（1980—），女，江西宜春人，工学硕士，工程师，继电保护技师，从事电力系统继电保护及自动化方面的工作（E-mail：3403446＠qq.com）。