带负荷测试的理论方法及数据分析

带负荷测试的理论方法及数据分析

摘要：对于新建、扩建和改造完毕并需要投产运行的设备，需要通过带负荷测试来确保电压互感器、电流互感器的变比和极性正确，通过分析有功功率、无功功率的正负与电压、电流的大小、方向之间的关系，计算电流互感器的实际变比来判断其接线是否正确。

关键词：带负荷测试；六角图；功率方向分析

带负荷测试是在新建或改造线路送电过程，线路（或主变）有负荷电流后所进行的各CT 绕组相位、大小进行的测试；是检验CT极性、变比正确性、保证设备投运后安全可靠运行的最后一次测试，因此带负荷测试工作极为重要。所有110kV及以上线路、所有主变新建投产、技改、修理工作CT回路有变动的设备送电，均须进行带负荷测试工作，测量所有新增或改动的CT回路的相位及大小。

一、带负荷测试的理论基础

1.1 相位在电力系统中的常用功能

通过测量量之间的相位可以判别电路是感性还是容性，根据有功功率计算公式

±P=UICOS(ψ)无功功率计算公式：±Q=UISIN(ψ)可作出以下侧向量图：用相位表测量出同相电压与电流之间的相位ψ，在下图中以电压作基准画在+P轴上，根据测出的相位可画出电流的位置，再根据电流所处的位置便可判定电路是感性还是容性。

分析步骤如下：

1.初步判断电流大小：

1）看零序电流：零序电流一般都比较小，接近零，远远小于各相电流，如果In过大，就要考虑CT回路是否有接错的可能。

2）看各相电流大小：各相电流的大小一般差别不大，若差别过大，就要考虑CT回路是否接错。

2.计算变比，判断变比是否正确：

根据已知变比的绕组计算出一次电流，再计算二次回路改动的绕组的变比，是否与要求的一致。如表1为测量组变比更改后的测量结果，保护变比为1200/1,计算出测量组变比为：0.527*1200/0.396=1597，即可判断测量组变比是否正确。若所有绕组都是第一次测试，可根据对侧电流或线路功率计算出一次电流，再计算变比。

3.绘制六角图，步骤如下：

1）画出坐标轴

2）先画出Ua作为基准；

3）根据各相电流的相位画出相位图。

4.根据六角图判断各CT回路相续及极性的正确性：

1）相序及极性判断：

a.在六角图上，Ia，Ib，Ic应该按顺时针方向依次排列。若为逆时针排列，则可能为有2

相接反；

b. Ia，Ib，Ic相互之间相角差为120°左右。

2）典型错误分析：

a.若Ia，Ib，Ic相互之间相角差为120°左右，但三者按逆时针排列，则有2相接反（CT

出来的A相接到了装置的C相，CT出来的C相接到了装置的A相）；

b.若为逆时针排列，某相与其余2相的相角都小于120°，且零序电流为相电流的2倍左右，则该相极性反接。

5.功率方向判别：

1）功率大小及方向判断：六角图的四个象限，根据Ia所在象限，分别对应P、Q的四种情况，如下图中Ia所在象限对应（+P,+Q）及有功、无功都为正。根据对侧功率或母线其他

间隔的功率计算出本间隔的功率大小及方向，判断六角图正确性。

2）看装置内的差流：光纤差动保护装置、母差、主变保护装置都可以在装置内看到差

动电流的大小，正常情况下，差流都很小，接近零，若差流异常偏大，就要认真分析偏大的

原因。

四、常见设备的带负荷测试结果

4.1 一般线路间隔带负荷测试

一般线路的所有CT极性都在母线侧，CT极性一致，测量出的各绕组相角也应基本一致。下面以如图所示的线路甲、乙两侧为例，带负荷实测数据如表2中所示：

图3：甲侧：送入有功，感性负荷

4.2 牵引线路带负荷测试

对牵引线路进行带负荷测试，系统空载容流在一定程度上能够判断TA接线是否正确。

由于110 kV及以上系统为中性点直接接地系统，系统空载运行时，线路中仍有一定量的电容

电流流过，再加上110 kV及以上输电线路对地电容不能忽略，因此在两相运行的牵引供电线

路带负荷前可通过测试系统空载电容电流判断TA极性是否正确。若TA极性正确，线路电流

呈容性，相电流超前相电压90°。

下面以220kV宏汉甲、乙线为例，该线路只有B、C两相运行，带容性负荷.

在牵引线路c-b之间接入电容器C，连接电容器可产生较大的无功电流，再叠加牵引供

电线路对地电容产生的无功电流，所得电流值可以满足极性测试仪器的要求。带负荷测试结

果及分析如下图所示，通过相角分析可知，Ib超前Ubc90 °,Ic与Ib反相，满足要求。

图6：Y/D11接线，主变高中低三侧一次电流的相位关系

主变送电时，变低一般只带电容器运行，基本为纯容性负荷，变中负荷为110kV线路负荷，负荷特性不确定，以高压侧A相电压Ua为基准，下图为主变保护组CT带负荷测试结果（相位）。

表3: 带负荷测试数据

图7：220kV主变带负荷测试六角图

（10kV侧、110kV侧极性靠近母线的绕组）

4.5 220kV母差保护带负荷测试

母线差动保护是靠各侧TA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。但是，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TV二次电压做参考），并记录。此外，

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，记录母线上各路电流大小，有功、无功功率

大小和流向，为TA变比、极性分析奠定基础。

4.5.1 母线差动保护带负荷测试注意事项

1）看各条线路电流幅值核实TA变比：用各条线路一次电流除以二次电流，得到实际TA 变比，该变比应和整定变比基本一致。

2）检查差动保护电流回路极性组合的正确性：母差保护所保护的母线上一般挂有多个

开关，带负荷测试时往往不只两个开关运行，三个及以上开关同名相电流相位比较不易找到

参考，所以最好和负荷潮流方向相比较，即所有线路开关的电流电压夹角应和该线路有、无

功负荷决定的一次电流电压夹角相同或相差180°。

3）看差流大小，检查整定值的正确性：当母线上各线路开关TA变比不一致时，需要补偿。微机母差保护用不同的平衡系数来补偿，差流不大于60 mA。

五、结语

设备投运前的带负荷测试是检验继电保护装置是否正确的最后一道防线，需要综合电压、电流、有功功率、无功功率的大小及方向、所带负荷的性质、一次设备的特点等方面进行分析，才能得出与实际接线是否相一致的结论。本文结合了传统的相量六角图方法及功率方向

关系图方法，对带负荷测试工作的理论基础、常用方法以及数据分析进行了全面的研究和叙述，并就几种常见设备的带负荷测试结果进行举例分析，以此为现场工作提供一点借鉴，确

保电力生产设备的投产万无一失。

参考文献

[1]高春胜，常红.浅谈线路保护带负荷测试[J].科技信息，2007，9（30）：20-21．

[2] 杨恩利．用六角图法快速准确判断电能表误接线[J].电测与仪表，1998（1）：14-15.