主变压器初次送电试验过程及问题分析

荀 浩，聂卫建，高建锋

（济南轨道交通第一运营有限公司，山东 济南 250000）

1 概述

济南地铁R1线大杨庄主变电所（以下简称大杨庄主所）110kV/35kV 1#主变压器因上级电网设备故障，开通后尚未进行送电，下级各站就通过2#主变进行单电源供电，供电可靠性较低。上级电网设备修复后，计划对1#主变压器进行送电，恢复主所双路电源供电模式。

2 送电试验流程

大杨庄主所1#主变送电前在停电状态下已完成绝缘电阻、吸收比、极化指数、直流电阻、介质损耗正切、绕组泄漏电流以及35kV管母耐压测试，试验结果正常。计划对1#主变进行5次冲击试验，完成后进行主变差动保护极性校验及PT核相，成功后再进行主所备自投测试及相关保护信号测试。

测试结束，将1#主变空载运行24h，无异常后带载投入运行。主变绝缘电阻、直流电阻、介质损耗角正切、绕组泄漏电流等试验数据如表1～表4所示。

表1 1#主变绝缘电阻及吸收比（2500V电压下）

表2 1#主变直流电阻

表3 1#主变介质损耗角正切（绕组及套管的tanδ）

表4 1#主变绕组泄漏电流

3 冲击试验

为检验变压器绝缘性能、机械强度、极性及运行状态是否正常，按规程要求对1#主变进线5次冲击试验，其中前3次冲击不带低压侧母排，后2次冲击带母排进行，以检验变压器、高低压侧开关、母排在6～8倍额定电流冲击下是否正常运行。在冲击试验前，仔细检查变压器、GIS各连接件紧固情况，进行各开关不带负荷情况下的分合测试，确保冲击试验顺利进行。经5次冲击试验，1#主变及高低压侧设备均运行正常，接下来进行变压器差动保护极性校验及PT核相。

4 极性校验及PT核相

4.1 变压器差动保护的作用及必要性

差动保护作为变压器的主保护，能够准确区分区内、区外故障，动作迅速，精度高。当正常运行或外部故障时，流入差动继电器的电流为0，差动保护不动作；当内部故障时，差动电流不为0，启动保护。但如果电流互感器接线错误导致极性出现偏差，就有可能在负载变化时误触发差动保护，造成变压器退出运行，直接影响地铁运营。变压器差动保护原理图如图1所示。

图1 变压器差动保护原理图

4.2 校验方法

变压器差动保护校验一般有3种方法，分别为一次通电流校核法、带负荷校验法及变压器环流校验法。本次校验在夜间进行，地铁线路上无列车负载，仅保留少量站用电器感性负载。采用带容性负荷校验法，退出大学城主所1#、2#主变及大杨庄主所2#主变，由大杨庄主所1#SVG、大学城主所1#SVG、2#SVG（合计19MVar）在全无功模式下输出容性电流，为大杨庄1#主变提供容性负载。试验期间联络开关303合闸，大学城主所300合闸，保留下级正常负荷，减小对地铁运营造成的影响，由大杨庄主所带三台SVG及全线负荷。济南地铁1号线供电系统示意图如图2所示。

全线倒闸操作完成后，由试验人员启动3台SVG，并将其工作模式改变为全无功输出，以主变低压侧约320A（变比1∶1200，二次侧约为0.27A）的容性负荷电流检验变压器差动保护极性。根据相应的标准判断主变压器差动保护CT极性是否正确。

图2 供电系统示意图

4.3 校验标准

（1）相序及对称性：A相应超前B相，B相超前C相，C相超前A相，各相电流幅值基本相等，相位差120°，相位偏差不超过10%。（2）两侧同名相的电流相位差不大于10%。（3）变压器差流不应大于励磁涌流产生的差流值。根据现场记录的数据，相位差和电流幅值均在允许范围内，变压器差流较小，1#主变差动极性正确。1#主变CT极性数据记录如表5、表6所示。

表5 1#主变保护装置显示电流 单位：A

表6 1#主变线电流相位角 单位：°

4.4 PT核相

PT核相是变压器送电的重要步骤，如果PT二次回路接线错误，很可能导致送电时PT爆炸，烧毁PT二次接线。PT核相主要分为异源核相和同源核相，异源核相在变压器差动保护极性校验前进行，此时大杨庄2#主变承担两段母排负载，测量各段母排PT二次相电压、线电压、开口三角零序电压、试验电压小母线对各相电压，比较两组PT间的各相电压差。同源核相在备自投试验倒闸准备结束后进行，此时大杨庄主所1#、2#主变分别带Ⅰ母、Ⅱ母运行，试验方法与异源核相一致。另外，可采用核相仪对Ⅰ母、Ⅱ母的相同相进行异源核相，对110kV 1# GIS的PT与Ⅰ母35kV PT的相同相进行同源核相，以相位角偏差小于30°为合格。

5 备自投试验及相关保护校验

极性校验结束后，通过倒闸操作恢复大学城主所正常运行模式，大杨庄主所切除所有负荷，1#、2#主变送电，进行备自投试验，在101、102、301、302保护装置上模拟差动保护信号，300均自投成功，模拟101、102、301、302遥控分闸或其余故障跳闸信号，300闭锁不自投。

6 倒闸操作

系统初始运行模式为大学城主所两路正常供电，大杨庄主所2#主变单路运行。极性校验开始前需倒切为大杨庄主所1#主变带带3台SVG及全线负荷，倒闸期间全线400V负荷停送电切换两次；极性校验后进行备自投试验，倒切为大学城主所两路正常供电，大杨庄主所下级负荷全部切除，1#、2#主变送电，全线400V负荷停送电切换两次。备自投试验结束后，恢复2#主变进行单电源供电方式，将1#主变空载运行24h无异常后带负荷投运。

7 问题及改进

在测试过程中发现若干项问题，可作为后期工作参考。（1）极性测试开始，当3台SVG全功率启动无功模式时，联络开关303过流保护跳闸，经查看现场电流达到303过流保护定值390A，原因为SVG同时投运短时励磁涌流过大导致跳闸，分批投运后再次进行试验未发生类似现象。建议支援供电时将联络开关303、304均合闸，大学城主所300不合闸，使负荷电流平均分配，降低单个开关承担的电流值。另外，容性负荷不宜长时间满载投运，故全无功模式开启后，应尽快记录变压器相序、电流参数，判断是否存在相序错误，并将容性负荷切除。（2）停电开始前将全线各变电所400V母联自投开关打至手投手复位，三级负荷切换开关打至手动位，退出下级各变电所及大学城主变电所35kV备自投功能，防止多次倒切损坏车站设备。（3）大杨庄主所备自投测试时，其下级各站均被切除，仅靠站内蓄电池对重要设备供电，建议该测试前做好预想，尽可能在1h内完成，防止蓄电池电能耗尽后影响车站应急照明、消防系统及设备保护装置供电。（4）在PT核相时，如果出现电压异常畸变的情况，可将消谐装置投入、电容负载投入或在零序PT回路并联150W左右的灯泡，可缓解谐振现象。（5）极性校验时如发生设备故障使大杨庄主所1#主变退出运行，造成全线失电，短时间内故障无法处理则倒切至两主所初始状态，恢复全线供电，待故障处理完毕后再进行测试。停送电倒闸过程中因全线变压器存在大量励磁涌流，可能会导致SVG上口断路器跳闸，可待倒闸结束后再投入4台SVG。（6）在主变投入运行后，应核对主所、各车站电压进行检查，若主所电压偏差较大，应进行有载调压，确保线路牵引负载和动力照明负载电压正常。

8 结束语

变压器初次送电试验应尽量在下级负荷投运前完成，否则校验时需多次进行倒闸操作，影响全线各个站点。试验时正线各车站、各变电所均需安排专业人员保障，并需供电公司、施工方、运营方多方参与。试验时间紧、任务重，指挥人员必须对试验流程、各项数据有准确认识，针对试验过程中各种突发情况要做好预想，应急保障人员和应急物资提前准备到位，才能确保送电圆满成功。