浅谈变压器差动保护二次接线测试方法

刘东远 澄合矿务局电力中心

浅谈变压器差动保护二次接线测试方法

刘东远 澄合矿务局电力中心

变压器差动保护作为变压器的主保护，其能否正常运行直接影响变电站的安全供电，因此，在变压器投运后，必须通过测试来确保差动保护二次接线的正确无误，本文简要介绍了变压器差动保护二次回路接线的测试方法。

差动保护 二次接线 带负荷测试 环流法

一、引言

变压器差动保护用以反应变压器绕组、套管和引出线的相间短路、中性点直接接地侧绕组和引出线的接地故障、绕组匝间短路，是变压器的主保护之一。其二次接线的是否正确，直接影响变压器能否正常投入运行。通过怎样的方法才能判别差动保护二次回路接线的正确性呢？下面就针对这个问题做些讨论。

二、变压器差动保护的简要原理

差动保护是比较变压器各侧电流的差值构成的一种保护，其基本工作原理并不复杂，当变压器正常运行或外部故障时，电流由电源侧流向负荷侧，在忽略励磁电流的情况下，两侧二次电流大小相等、方向相反，继电器中电流为零，差动保护不动作。当变压器两（三）侧TA之间故障时，电源侧向故障点提供短路电流，继电器中流过正比于故障电流的二次电流，差动保护动作，瞬时跳开各侧断路器。

三、变压器差动保护测试的必要性

变压器差动保护对TA的极性有严格的要求。如果在安装时TA的极性接错，就会造成差动保护误动或拒动。如果误动就会造成变电站失压事故，如果拒动就会造成越级跳闸或变压器烧毁事故，后果将非常严重。因此，规程要求：“变压器新装、大修后投运及运行中变压器差动保护用电流互感器二次回路更改后须经试验正确后，方允许差动保护启动”。

四、差动保护二次接线测试的方法

差动保护二次接线测试方法主要有三种：一次通流测试法、带负荷测试法和利用变压器环流测试法。

1.一次通流测试也可称为外施电源法。是人为施加一次电流，模拟电流从高压侧流入，低压侧流出，来测试差动保护二次接线。这种方法操作比较简单，但经常受到外部施加电源的容量限制，造成通入电流较小，不能全面检测TA极性及二次接线中存在的问题，还需要在变压器投运后进行进一步的检测。

2.带负荷测试是最常规有效的测试方法。就是在变压器投运后，通过运行方式的调整，让变压器带一定的负荷或者通过投退电容器充当负荷，来进行变压器差动保护二次接线测试，检验TA极性和二次回路接线的正确性。

3.利用变压器环流测试简称环流法，是将两台变比相同、接线组别相同和阻抗电压相同变压器并列运行后通过调节变压器档位差产生循环电流的方法进行测试。

五、环流法测试的应用

目前，常用的测试方法是带负荷测试法，但对于新建变电站基本没有负荷或者是负荷太小，不能满足带负荷测试的要求。特别是煤矿新建变电站一般都有两 台及以上主变压器，投运时往往低压侧出线还没有负荷或负荷不满足测试要求，而且无功补偿选用的是SVG动态无功补偿装置，导致差动保护二次接线测试无法实施。若等到煤矿带上足够的负荷后再进行带负荷测试，一是周期较长给调试单位带来负担，二是一旦在测试中发现问题，就需要进行大量的倒闸操作，给煤矿安全供电带来威胁。因此，只能环流法进行测试。

对于有载调压变压器，将两台变压器并列运行后，在低压侧合环，再调整变压器的档位，使两台变压器分接头差2-3个档位；对于无载调压变压器，先调整好变压器的档位（需做变压器直流电阻测试），使两台变压器分接头差2个档位，再将两台变压器并列运行并在低压侧合环。这样由于两台变压器产生电压差，从而产生了循环电流，并且能够满足测试精度的要求。这种方法安全可靠，操作简单，值得在煤矿新建变电站中推广。如图1所示的主接线变电站，固定1号变分头在4档，调节2号变分接头到6档，便可产生满足测试要求的环流。

图1 环流法测示意图

运行方式：断路器3514合，3515分，断路器3500、3501、3502、101、102，100合，固定1号变分接头在4档，调节2号变分接头6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3500-#2变压器-断路器102-100-101-#1变压器-断路器3501-3500中流动，3514断路器没有电流流过。在这种运行方式下，分别对#1、#2变压器进行差动保护二次接线测试，对于三绕组变压器可以在中压侧和低压侧分别合环来进行测试。

六、变压器差动保护二次接线测试的内容

变压器差动保护二次接线测试是为了排除TA极性接反，二次电流回路接线错误，整定值算错或输错等问题，在测试中要重点测试以下数据。

1.测量差流。差流的大小直接关系到变压器差动保护是否动作，因此，差流是差动保护二次接线测试的重要内容。一般情况下通过钳形相位表测出3相差流，目前微机保护能够直接测出3相差流，我们可以通过微机保护的液晶显示屏直接读出，正常情况下不大于0.06A。

2.测量各侧电流的幅值和相位。以高压侧A相二次电压为参考测出变压器各侧电流的幅值和相位，变压器各侧电流幅值三相基本相等，与一次电流折算变比基本一致，变压器各侧3相电流相位互差120°，A相电流超前B相120°，B相电流超前C相120°，C相电流超前A相120°。

3.检查变压器潮流。从后台机读出变压器各侧的有功功率和无功功率，进行分析并判断潮流方向。

4.绘制变压器差动保护六角图。所谓六角图法就是通过以高压侧二次电压为基准，测出主变各侧电流的大小及相角，按比例在坐标平面上绘制而成的向量图。通过对六角图的分析可以判断出TA的极性，电流的相序及二次接线的正确性。用钳型相位表测出变压器高低压侧电流和高压侧二次电压之间角度以及有效值大小（读表时需同时读出），然后绘制出六角图。对于采用二次接线补偿的差动保护，双绕组变压器两侧电流向量相差180°，三绕组变压器期中两侧电流向量和与第三侧电流向量相差180°，说明接线是正确的；对于采用软件补偿的的微机差动保护，变压器 Y、△侧差动保护TA二次侧都采用 Y 接线，所以，在六角图绘制分析时， 变压器Y、△侧对应相电流的相角不再是 180°，而是 Y 侧的相电流相角应超前△侧150°。在测试过程中，通过六角图的分析可以有效地判断出差动保护TA的极性及二次接线是否正确。那么，怎样能快速判断差动保护TA的极性及二次接线的错误呢？我们可以根据六角图和电流之间的关系式进行反推。比如Y/△- 11 型接线的变压器 Y侧某相电流互感器极性接反， 在差动保护二次接线测试时， 测得数据如下以△侧 A相线电流a△为参考相，a△超前a90°，超前b30°，超前c150°。且│b│=││=││，因为减极性规定电流流出电流互感器为正， 所以电流互感器的二次相电流、、的相量关系在任何情况下都是成立的， 因此可以据此作出相量图，在相量图的基础上可以得出如下关系：

我们可以发现 A相电流互感器极性接反了。

七、结束语

变压器差动保护的工作原理虽然不很复杂，但在生产实际中，经常会出现TA极性接反、相序接反、二次接线错误以及整定值计算错误等问题，差动保护误动、拒动的事故也时有发生，给煤矿安全供电造成了极大的威胁。因此，为了确保差动保护二次接线正确， 我们要在设备安装调试期间，严把技术质量关，严格按照安装调试规范对设备进行安装调试,确保差动保护TA的极性、二次接线、保护整定值的计算与输入正确无误。最后，还要依靠投运后二次接线测试，特别是利用“环流法”这种值得推广的测试的方法及时发现问题。防止变压器带负荷后差动保护误动作事故的发生，确保煤矿变电站安全供电。

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