浅谈变压器带负荷测试

浅谈变压器差动保护带负荷测试

【摘要】针对变压器差动保护在设计、安装、整定过程中可能出现的各种问题，结合变压器差动保护原理，提出了带负荷测试的内容及分析、判断方法。

【关键词】带负荷测试；测试内容；测试数据分析

1 引言

差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护，其运行情况直接关系到变压器的安危。怎样才知道差动保护的运行情况呢？怎样才知道差动保护的整定、接线正确呢？唯有用负荷电流检验。但检验时要测哪些量？测得的数据又怎样分析、判断呢？下面就针对这些问题做些讨论。

2 变压器差动保护的简要原理

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

3 变压器差动保护带负荷测试的重要性

变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护在实现方式细节上的各不相同，更增加了其在具体使用中的复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。比如许继公司的微机变压器差动保护计算Y-△接线变

压器Y型侧额定二次电流时不乘以，而南瑞公司的保护要乘以。这些细小的差别，设计、安装、整定人员很容易疏忽、混淆，从而造成保护误动、拒动。为了防范于未然，就必需在变压器差动保护投运时进行带负荷测试。

4 变压器差动保护带负荷测试内容

要排除设计、安装、整定过程中的疏漏（如线接错、极性弄反、平衡系数

算错等等），就要收集充足、完备的测试数据。

1．差流（或差压）。变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和——差流——工作的，所以，差流（或差压）是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器（如LCD-4、LFP-972、CST-31A型差动继电器），用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差流，并记录；磁平衡补偿的差动继电器（如BCH-1、BCH-2、DCD-5型差动继电器），用0.5

级交流电压表依次测出Ａ相、Ｂ相、Ｃ相差压，并记录。

2．各侧电流的幅值和相位。只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流的幅值和相位（相位以一相PT二次电压做参考），并记录。此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。

3．变压器潮流。通过控制屏上的电流、有功、无功功率表，或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流、有功、无功功率遥测数据，记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，为CT变比、极性分析奠定基础。

负荷电流要多大呢？当然越大越好，负荷电流越大，各种错误在差流中的体现就越明显，就越容易判断。然而，实际运行的变压器，负荷电流受网络限制，不会很大，但至少应满足所用测试仪器精度要求，以及差流和负荷电流的可比性。若二次负荷电流只有0.2A而差流有65mA时，判断差动保护的正确性就相当困难。

5 变压器差动保护带负荷测试数据分析

数据收集完后，便是对数据的分析、判断。数据分析是带负荷测试最关键的一步，如果马虎，或对变压器差动保护原理和实现方式把握不够，就会让一个个错误溜走，得出错误的结论。那么对于测得的数据我们应从哪些方面着手呢？

5.1 看电流相序

正确接线下，各侧电流都是正序：Ａ相超前Ｂ相，B相超前C相，C相超前A相。若与此不符，则有可能：

ａ．在端子箱的二次电流回路相别和一次电流相别不对应，比如端子箱内定义为A相电流回路的电缆芯接在了C相CT上，这种情况在一次设备倒换相别时最容易发生。

ｂ．从端子箱到保护屏的电缆芯接反，比如一根电缆芯在端子箱接A相电流回路，在保护屏上却接B相电流输入端子，这种情况一般由安装人员的马虎造成。

5.2 看电流的对称性

每侧Ａ相、Ｂ相、Ｃ相电流幅值基本相等，相位互差120°，即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°。若一相幅值偏差大于10%，则有可能：

ａ．变压器负荷三相不对称，一相电流偏大或一相电流偏小。

ｂ．变压器负荷三相对称，但波动较大，造成测量一相电流幅值时负荷大，而测另一相时负荷小。

ｃ．某一相CT变比接错，比如该相CT二次绕组抽头接错。

ｄ．某一相电流存在寄生回路，比如某一根电缆芯在剥电缆皮时绝缘损伤，对电缆屏蔽层形成漏电流，造成流入保护屏的电流减小。

若某两相相位偏差大于10%，则有可能：

ａ．变压器负荷功率因数波动较大，造成测量一相电流相位时功率因数大，而测另一相时功率因数小。

ｂ．某一相电流存在寄生回路，造成该相电流相位偏移。

5.3 看各侧电流幅值，核实CT变比

用变压器各侧一次电流除以二次电流，得到实际CT变比，该变比应和整定变比基本一致。如果偏差大于10%，则有可能：

ａ．CT的一次线未按整定变比进行串联或并联。

ｂ．CT的二次线未按整定变比接在相应的抽头上。

5.4 看两（或三）侧同名相电流相位，检查差动保护电流回路极性组合的正确性

这里要将两种接线分别对待，一种是将变压器Y型侧CT二次绕组接成△，另一种是变压器各侧ＣＴ二次绕组都接成Ｙ型。对于前一种接线，其两侧二次电流相位应相差180°（三圈变压器，可分别运行两侧，来检查差动保护电流回路极性组合的正确性），而对于后一种接线，其两侧二次电流相位相差角度与变压器接线方式有关。比如一台变压器为Y-Y-△-11接线，当其高、低压侧运行时，其高压侧二次电流应超前低压侧（11—6）×30°，而当其高、中压侧运行时，其高压侧二次电流和中压侧电流仍相差180°。若两侧同名相电流相位差不满足上述要求（偏差大于10°），则有可能：

ａ．将CT二次绕组组合成△时，极性弄错或相别弄错，比如Y-Y-△-11变压器在组合Y型侧CT二次绕组时，组合后的A相电流应在A相CT极性端和B相CT非极性端（或A相CT非极性端和B相CT极性端）的连接点上引出，而不能在A相CT极性端和C相CT非极性端（或A相CT非极性端和C相CT

极性端）的连接点上引出。

ｂ．一侧CT二次绕组极性接反。在安装CT时，由于某种原因其一次极性未能按图纸摆放时，二次极性要做相应颠倒，如果二次极性未颠倒，就会发生这种情况。

5.5 看差流（或差压）大小，检查整定值的正确性

对励磁电流和改变分接头引起的差流，变压器差动保护一般不进行补偿，而采用带动作门槛和制动特性来克服，所以，测得的差流（或差压）不会等于零。那用什么标准来衡量差流（或差压）合格呢？对于差流，我们不妨用变压器励磁电流产生的差流值为标准。比如一台变压器的励磁电流（空载电流）为1.2%, 基本侧额定二次电流为5A，则由励磁电流产生的差流等于

1.2%×5=0.06A，0.06A便是我们衡量差流合格的标准。对于差压，我们引用《新编保护继电器校验》中的规定：差压不能大于150mv。如果变压器差流不大于励磁电流产生的差流值（或者差压不大于150mv），则该台变压器整定值正确；否则，有可能是：

ａ．变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致。对此，我们有以下证实方法：根据实际分接头位置对应的额定电压或运行变压器各侧母线电压，重新计算变压器各侧额定二次电流，再由额定二次电流计算各侧平衡系数或平衡线圈匝数，再将计算出的各侧平衡系数或平衡线圈匝数摆放在差动保护上，再次测量差流（或差压），如果差流（或差压）满足要求，则说明差流（或差压）偏大是由变压器实际分接头位置和计算分接头位置不一致引起，变压器整定值仍正确，如果差流（或差压）不满足要求，则整定值还存在其它问题。

ｂ．变压器Ｙ型侧额定二次电流算错。由于微机变压器差动保护在“计算Y型侧额定二次电流乘不乘”问题上没有统一，所以，整定人员容易将Ｙ型侧额定二次电流算错，从而，造成平衡系数整定错。

ｃ．平衡系数算错。计算平衡系数时，通常是先将基本侧平衡系数整定为1，再用基本侧额定二次电流除以另侧电流得到另侧平衡系数，如果误用另侧额定二次电流除以基本侧电流，平衡系数就会算错。

ｄ．5.1—5.4中列举的各种因素，都会最终造成差流（或差压）不满足要求，但我们只要按照5.1—5.4依次检查，就会将这些因素一个个排除，此处就不再赘述。

6 结束语

带负荷测试对变压器差动保护的安全运行起着至关重要的作用，对其我们要有足够的重视。带负荷测试前，要深入了解变压器差动保护原理、实现方式和定值意义，熟悉现场接线；带负荷测试中，要按照带负荷测试内容，认真、仔细、全面收集数据；带负荷测试后，要对照上述5条分析方法，逐一检查、逐一判断。只要切实做到了这三点，变压器差动保护就万无一失了。

参考文献

[1] 贺家李等，电力系统继电保护原理[M]，北京，水电出版社，1984.

[2] 王钧英等，新编保护继电器校验[M]，北京，中国电力出版社，1998