智能變電站互感器測試方法研究

江均，王海余，艾昶恩，蔣偉

(國網(wǎng)瀘州供電公司，四川 瀘州 646000)

0 引言

目前，常規(guī)互感器性能穩(wěn)定、可靠性高，廣泛應(yīng)用在常規(guī)變電站;而電子式互感器運(yùn)行時間短、技術(shù)不夠成熟、穩(wěn)定性差、故障率高，因此，國網(wǎng)基建58號文(2011年)規(guī)定“110 kV及以上智能變電站可采用電子式互感器，也可采用常規(guī)式互感器;選用電子式互感器需進(jìn)行充分技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證”，從而減緩了電子式互感器的推廣應(yīng)用，提高了常規(guī)互感器在智能站的應(yīng)用。

圖1 智能變電站低壓升壓法回路圖

智能站常規(guī)互感器測試方法有兩種。一是單相一次側(cè)升流二次側(cè)升壓法。二是三相一次升流二次側(cè)升壓法。兩種方法均不能直接模擬實際的帶負(fù)荷情況，不能綜合判斷變壓器、線路、套管等電流互感器的極性，只能檢查互感器至合并單元的回路，而合并單元后的光纜回路測試?yán)щy，大部分通過投運(yùn)時實際帶負(fù)荷測試進(jìn)行檢查。由于互感器測試項目不全，投運(yùn)時互感器可能存在極性、相序接反、變比不匹配、相位不對、平衡系數(shù)算錯、虛端子配置錯誤，交換機(jī)VLAN端口劃分錯誤等問題，從而造成互感器回路問題多，差動電流不平衡，設(shè)備停電整改時間長，從而浪費(fèi)大量的時間和精力。本文以變壓器為主體，提出了一種操作簡單、方便的智能站PT低壓升壓法和CT短路升流法［1］。

1 智能站電壓互感器低壓升壓法測試原理

智能站電壓互感器低壓升壓法僅需380 V三相電源和一根二次電纜，在低壓側(cè)施加380 V三相電源，通過變壓器升壓得到高、中壓側(cè)電壓，經(jīng)過PT將二次電壓傳至合并單元，再通過光纜將數(shù)據(jù)上送交換機(jī)SV網(wǎng)，通過將SV網(wǎng)電壓傳輸?shù)奖Ｗo(hù)、測控、計量、錄波、后臺機(jī)等裝置，如圖1所示。

二次電壓計算方法:

其中U加為低壓側(cè)所加相電壓，一般取220 V;

U高、U中、U低分別為高、中、低壓側(cè)母線電壓互感器二次電壓;

U1N、U2N、U3N分別為變壓器高、中、低壓側(cè)額定電壓;

U高PT、U中PT、U低PT分別為高、中、低壓側(cè)母線 PT 的一次額定電壓;

2 智能站電流互感器短路升流法測試原理

智能站電流互感器短路升流法條件簡單，僅靠380 V三相電源、一根二次電纜和短路線。在變壓器一側(cè)施加三相380 V交流電，另外兩側(cè)短路同時或分別接地，各側(cè)將產(chǎn)生短路電流。相當(dāng)于對變壓器進(jìn)行帶負(fù)荷運(yùn)行，模擬智能站帶電運(yùn)行，通過測量各側(cè)的負(fù)荷(電流，電壓合成的六角圖)就可判斷其線路、差動保護(hù)二次接線、套管及相關(guān)CT極性、合并單元電流虛端子配置、交換機(jī)VLAN端口劃分，后臺機(jī)顯示等是否正確，如圖2所示。

圖2 智能變電站短路升流法回路圖

由于變壓器折算到各側(cè)的短路阻抗不同，從不同側(cè)加入電壓會產(chǎn)生不同的短路電流。方式一:在高壓側(cè)通入三相380 V交流電，中、低壓側(cè)同時或分別短路接地。方式二:在中壓側(cè)通人三相380 V交流電，高、低壓側(cè)同時或分別短路接地。方式三:在低壓側(cè)通入三相380 V交流電，高、中壓側(cè)同時或分別短路接地。以方式一為例，其等值電路如圖3所示［2］。

變壓器三側(cè)各繞組的短路電壓分別為［3］:

圖3 變壓器等值電路

各繞組的的電抗分別為:

得到:

其中U加－高壓側(cè)所加相電壓，一般取220 V;U1N－變壓器高壓側(cè)額定電壓(kV);SN－變壓器的額定容量(MVA);USi% －變壓器各側(cè)繞組的短路電壓;Xi、Ii－變壓器高、中、低繞組的電抗和短路電流(Ω、A)(=1、2、3)。

說明:

(1)由于一側(cè)加電源，其他兩側(cè)同時短路需重新計算各繞組的短路電壓和電抗，計算方法復(fù)雜，但短路電流相對較大;而一側(cè)加電壓，另外一側(cè)短路計算簡單，可以直接采用變壓器銘牌參數(shù)，操作靈活，可通過分合相應(yīng)側(cè)的斷路器實現(xiàn)同時短路。

(2)主變高、中低壓側(cè)套管CT也在試驗回路中，因此短路升流法可以測試套管CT回路的正確性。

(3)如果要測試智能站進(jìn)線或出線電流互感器的相關(guān)參數(shù)，只需將電源通入在進(jìn)線電流互感器之前，短路點移至在出線之后［4］。

3 智能站主變中性點和間隙電流互感器的短路升流法

主變中性點和間隙電流互感器短路升流僅需改變電源輸入和方式，即輸入單相電源，通過同時合上高、中壓側(cè)中性點接地刀閘(1QSD和2QSD)和同時短接高、中壓側(cè)放電間隙(F1F2和f1f2)，可分別得到高、中壓側(cè)的中性點電流和間隙電流，接線圖如圖4所示。

圖4 主變中性點和間隙電流互感器短路升流法接線圖

高、中壓側(cè)的中性點和間隙電流分別為:

其中IL、IF－高壓側(cè)中性點和間隙互感器電流;Il、If－中壓側(cè)中性點和間隙互感器電流。

4110 kV永利智能變電站低壓升壓和短路升流試驗

110 kV永利智能變電站是瀘州局第一個智能站，以該站110 kV變壓器實際參數(shù)為例，變壓器為SSZ11－50000/110型，額定容量為50/50/50 MVA，額定電壓和分接范圍為(110±8×1.25%)/(38.5±2×2.5%)/10.5 kV，接線組別為 YNyn0d11。現(xiàn)場實際接線方式下，變壓器高、中、低壓側(cè)總路CT變比分別為300/5、1000/5、3000/5。高壓側(cè)額定電流為262.4 A，中壓側(cè)額定電流為749.8 A，低壓側(cè)額定電流為2749.3 A。高、中、低三側(cè)母線PT的變比分別為:110/0.1(1100)、35/0.1(350)、10/0.1(100)運(yùn)行特性見表1。

表1 變壓器運(yùn)行特性表

現(xiàn)場試驗結(jié)果以110 kV I母PT為例，低壓升壓試驗實測數(shù)據(jù)如表2。

表2110 kV I母PT低壓升壓電壓表

通過現(xiàn)場測試結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，低壓升壓法試驗得到的母線電壓值與理論值，短路升流法實測的主變各側(cè)電流與理論值均基本一致，該方法可以完整的檢驗互感器的相序、相位、虛端子配置等參數(shù)。

5 智能站變壓器接線方式和互感器向量分析

110 kV永利智能站變壓器為YNyn0d11接線形式，通過低壓升壓法，實測得到變電站三側(cè)母線電壓互感器的電壓參數(shù)，其繞組接線方式和向量圖如圖5所示。

圖5 永利站低壓升壓法的變壓器接線方式和電壓向量圖

110 kV永利智能站通過短路升流法得到實測電流的參數(shù)，其繞組接線方式及三側(cè)電流相量圖(采用方式一)如圖6所示。

圖6 永利站短路升流法的變壓器接線方式和電流向量圖

根據(jù)圖5、圖6可知，低壓升壓法和短路升流法的實測的電壓和電流向量圖與理論完全一致，可以證明電壓互感器和變壓器電流互感器回路的極性正確，并滿足以下特性。

(1)變電站電壓互感器極性均以母線側(cè)為極性端，電壓從低壓側(cè)通入，升壓后得到高、中壓側(cè)母線電壓，高、中壓側(cè)三相電壓滯后低壓側(cè)30°。

(2)永利站變壓器各側(cè)電流互感器都以母線側(cè)為極性端，電流由母線流向線路為正方向，接線方式一中，電流從高壓側(cè)母線送出，流入中、低壓側(cè)母線，中壓側(cè)三相電流滯后高壓側(cè)180°，低壓側(cè)三相電流滯后高壓側(cè)150°。

(3)若不計傳輸損耗，則流人功率等于流出功率，但是實測值與理論值有一定的差距。因此三側(cè)的電壓不同，三側(cè)的電流也不同，且流入、流出變壓器的電壓、電流相位也不相同［5］。

6 結(jié)束語

低壓升壓法和短路升流法不僅能全面徹底的檢查智能變電站電壓互感器和電流互感器的一、二次回路，能全面測試互感器的極性、變比、相位、相序、虛端子的配置、SV網(wǎng)交換機(jī)VLAN的劃分以及電流互感器是否開路等，并且能實現(xiàn)變壓器套管、中性點和間隙電流互感器的檢測，而且試驗簡單、方便、快捷，節(jié)約了大量的帶負(fù)荷時間。但在試驗操作過程中還需注意以下幾點［6］。

(1)試驗時加入試驗電源380 V，變壓器本體及各側(cè)母線帶電，必須做好現(xiàn)場安全措施和監(jiān)督，帶電部分嚴(yán)禁有人觸碰。

(2)互感器至合并單位處帶負(fù)荷測試測六角圖需要基準(zhǔn)電壓，而測試現(xiàn)場沒有母線電壓，只能采用現(xiàn)場的施工試驗電源，因此現(xiàn)場實測過程中始終以施工試驗電源A相電壓為基準(zhǔn)電壓。

(3)短路升流法在檢測變壓器套管中性點零序電流互感器時，只需加單相電源，且零序電流應(yīng)和通人相電流的相位一致，否則要更改零序TA的極性。

(4)互感器至合并單元可以使用鉗形表測量，而合并單位至SV網(wǎng)交換機(jī)，SV網(wǎng)至保測、故障錄波、計量均采用光纜連接，不能使用鉗形表測量，因此試驗時必須仔細(xì)核對記錄合并單元處鉗形表測量的電壓電流參數(shù)，確保與保測、故障錄波、計量等裝置內(nèi)顯示的電壓電流參數(shù)一致［7］。

［1］ 鄭新才.微機(jī)繼電保護(hù)及相關(guān)二次回路驗收指導(dǎo)書［M］.北京:中國電力出版社，2009.

［2］ 向蒞 .一種升流法檢查220 kV變壓器各側(cè)TA二次回路［J］.電工技術(shù)，2011，32(10):47 －48.

［3］ 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［4］ 馮軍.智能變電站原理及測試技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2011.

［5］ 盧德銀.一種保護(hù)帶負(fù)荷試驗的模擬帶負(fù)荷新方法［J］.供用電，2010:27(5):79－81.

［6］ 葛國平.智能變電站建設(shè)管理與工程實踐［M］.北京:中國電力出版社，2012.

［7］ 鐘連宏.智能變電站技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:中國電力出版社，2010.