浅谈变压器差动保护校验

浅谈变压器差动保护校验
摘要：变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备，作为变压器主保护的差动保护，在变压器投入运行前，需带负荷校验其极性和接线是否正确。

差动保护原理简单，但实现方法复杂，本文通过阐述及分析变压器差动保护带负荷校验技术，为相关技术人员提供一定的思路。

关键词：差动保护；带负荷；校验；CT
0 引言
在电力系统中广泛用变压器来升高或降低电压。

变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备。

它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。

因此当电网发生故障时，保护装置动作必须正确，迅速切除故障，防止事故扩大造成大面积停电，以保证电力系统运行中的安全与稳定。

差动保护广泛用作变压器主保护，不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件保护配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点，其运行情况直接关系到变压器安危。

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器电流和流出电流（折算后电流）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，差动保护感受到二次电流和正比于故障点电流，差动继电器动作。

由现场反馈，继电保护装置动作不正确原因除了部分装置本身存在缺陷外，电流回路接线不当引起保护不正确动作也是一个主要原因。

变压器差动保护原理简单，但实现方式复杂，加上各种差动保护实现方式细节上各不相同，更增加了其具体使用中复杂性，使人为出错机率增大，正确动作率降低。

不同厂家设计中细小的差别，容易造成设计、安装、整定人员疏忽、混淆，致使保护误动、拒动。

为确保变压器安全投入，就必需变压器差动保护投运时进行带负荷测试。

1变压器差动保护带负荷校验步骤
在变压器正常和外部短路时，其各侧流入和流出的一次电流之和为零，差动继电器不动作；内部故障时，各侧所供短路电流之和，流入差动继电器，差动继电器动作切除故障。

因此，对保护带负荷校验步骤如下：
①主变差动保护在主变充电时应加用，因此即使某电流回路极性不正确，在主变充电时，仍能起到保护作用。

但带上负荷后，若极性不正确，就会因有差流而误动作，所以，必须在带负荷前停用；停用后，再使主变带上负荷，检测各侧电流、二次接线及极性是否正确和检测差动继电器关压是否满足要求。

②检验电流极性是否正确的方法一般采用测量电流相应的方法，高压侧对中压侧（低压侧断开）和高压侧对低压侧（中压侧断开）同相电流的相互差180°为正确。

③测差动回路的不平衡电流或电压，证实二次接线及极性正确无误后，方可将差动保护投入运行。

2差动保护校验注意事项
①变压器空载投入时，励磁涌流的值可达4-8倍额定电流。

励磁涌流的大小、波形与合闸前铁心内剩磁、合闸初相角、铁心饱和磁通、系统电压和联系阻抗、变压器三相接线方式和铁心结构形式、电流互感器饱和特性和二次三相接线方式等因素有关。

变压器空载合闸时的励磁涌流有可能使主变差动保护动作，但这不能用来判断就是电流回路或继电器内部接线错误，相反可以用来检查差动继电器的选型、整定、接线是否符合要求。

②新投变压器充电，应将变压器的所有保护全部加用，差动保护、零序保护即使不能保证其极性正确也应加用。

轻瓦斯保护采用短接线接跳闸回路，充电完毕后拆除短接线，恢复到原信号位置。

③差动保护带负荷测试内容有两项：一是差动回路“六角相位”，以判别差动回路接线的正确性，如TA极性接错与否，联接线别或相位正确与否，其二是继动继电器执行元件线圈两端电压（简称差压），用来检验是否误整定，包括计算正确与否，整定插销放置是否正确，螺钉接触可靠与否，均可经综合判断得出结论。

有关规程规定：各种差动继电器在带1/3额定负荷时，其差压不大于执行元件动作值（1.5V）的10%(即0.15V)且应三相平衡，现场一般要求值均小于0.1V(绝大多数小于0.05V)。

3带负荷测试内容
在变压器差动保护带负荷校验中需要排除设计、安装、整定过程中疏漏（如
错误接线、极性弄反等），因此收集充足、完备测试数据至关重要。

1．差流（或差压）。

差动保护是依据各侧CT二次电流和差流工作，差流（或差压）是差动保护带负荷测试重要内容。

利用电流平衡补偿差动继电器及钳形相位表或微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流，并记录；通过磁平衡补偿差动继电器与0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压，并记录。

2．各侧电流幅值和相位。

倘若单单凭借差流就判断差动保护正确性是不充分的，某些接线或变比之类的错误，往往不会产生明显差流。

不仅如此，由于差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，，除测试差流外，还需通过钳形相位表保护屏端子排依次记录下变压器各侧A相、B相、C相电流幅值和相位（相位以一相PT二次电压做参考）。

3．变压器潮流。

由控制屏上和监控显示器记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，对比实际负荷送受情况。

4带负荷测试数据检查
测试得到的数据对正确分析、判断变压器情况起到了决定性的作用，因此，检查是必不可少的。

检查步骤如下：
①检查电流相序。

在正确接线下，各侧电流都是正序，即A相超前B相，B 相超前C相，C相超前A相。

②检查电流对称性，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°。

③检查各侧电流幅值，核实CT变比，将变压器各侧一次电流除以二次电流，到实际CT变比，该变比应和整定变比基本一致。

④检查差流（或差压）大小及整定值正确性。

对励磁电流和改变分接头引起差流，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，，测差流（或差压）不会等于零。

5带负荷校验方法
电力系统中常常采用三绕组变压器。

图1所示的是Yyd11接线方式三绕组变压器差动保护单相示意图，接入差动继电器的差电流为
图1
三相变压器各CT侧的接线方式和变比的选择也要参照Yd11双绕组变压器的方式进行调整，即三角形CT用星形接线方式；两个星形侧CT采用三角形接线方式。

设变压器的1-3侧和2-3侧的变比为和，考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧CT满足,电流互感器变比的选择应为
在校验之前，退出变压器差动及带方向后备保护压板。

为确保所测数据准确性，带上不低于20%的负荷，记录下各相差流。

根据二次测电流大小核对各侧CT变比及各侧电流相角，画出向量图。

通过对比实际负荷的送受情况，由此校验出CT的变比、极性和回路接线的正确性。

6结束语
在继保护及自动装置评价工作中，继电保护及自动装置的不正确动作中有很大部分是由于具有方向性的保护、按差接法接线的保护极性或接线错误引起。

所以，对变压器进行带负荷校验的目的是确保接入差动保护回路中的各组回路的相对极性关系、变比及整定正确。

新设备或重大输变电工程竣工投运现场，掌握正确的带负荷试验的方法，不仅关系输变电工程一次设备投运的安全，同时也把住了二次设备安装质量关，不给电网安全运行留下隐患。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。