变压器电磁环流在主变保护极性测试中的应用分析论文_张礼波,龙志

摘要：文章对现有的主变差动保护极性测试方法进行了讨论，并对利用两台变比不同的主变并列运行时产生的环流测试主变差动保护极性这一方法进行了详细的分析计算，论证了这一手段的科学性和可操作性。

关键词：变压器保护、电磁环流

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0 引言

在一些地区新建的变电站中，由于地方经济发展滞后，特别是110kV电压等级的变电站，35kV侧长期无负荷，且无电容器类设备，使得变压器在投运后无负荷可以测试其差动保护极性，错误的极性接入，在区外故障时极有可能导致变压器差动保护误动，造成供电区域停电，给电网的稳定运行带来影响。

1 现有的变压器差动保护极性测试方法

目前，当变压器不能带站外负荷测试差动保护极性时，测试差动保护极性的方法主要有以下三种：

1.1、带电容器测试差动极性

在变压器低压侧带上几台电容器，电容器运行时产生容性无功，容性电流从低压侧流向高压侧，以此测试高-低侧极性正确。该一次电流的计算公式非常简单，即I1=Q/（1.732*U*sinα），二次电流I2=I1/K；式中U代表计算侧的电压，K代表计算侧CT的变比。

根据变压器传输功率守恒（忽略变压器内部损耗），当变压器高-低侧差动极性正确时，变压器差动电流应该为零。

该方法主要适用于变压器低压侧带有电容器类设备的场合，对于无电容器的中压侧来说并不适用。

1.2、一次升流测试差动极性

在变压器某一次对地加入对称电源，将其他侧短路并接地，变压器各侧将有电流流过，调整加入电源的电压达到一定值，使得变压器各侧二次电流达到适当且角度稳定后，就可以判断其变压器极性是否正确。

该方法虽然可以测试极性是否正确，但操作起来并不方便，特别是对于已经投运，各侧母线带电运行时，存在很大的人身风险。

1.3、调整保护装置波形显示比例测试差动极性

在一些新型的数字式保护装置中，已经增设了装置显示波形文件功能，在负荷较小的情况下，可以调取装置内部小录波便可以清楚的看到波形及相位关系。

该方法具有很大的局限性，目前增设波形显示功能设备并不多，对于不能显示波形的“老设备”，该方法便无用武之地。

2 变压器电磁环流在主变保护极性测试中的应用分析

众所周知，变比相同是变压器能否并列运行的条件之一，当两台变比不同的变压器并列运行时就会产生电磁环流，因此变比相差过大的两台变压器不允许并列运行。

图1是两台变比不同的变压器并列运行时的等效电路图，当负荷很小或无负荷时，相当于DL断开运行，从图中可以看出电磁环流仅在两台变压器内部之间流动。

图1两台变比不同的变压器并列运行时的等效电路图

环流计算公式为:

式中： Z1，Z为两台变压器的等效阻抗；

K1，K2为两台变压器的在不同档位时分接头位置比，即变比；

U为系统运行时电压；

从上式可以看出，环流与两台变压器在低压侧开路时电压差成正比，与两台变压器等效阻抗之和成反比，而与本侧负荷大小无关。由于变压器短路阻抗较小，即使开路时电压差很小，其环流也比较大。

3 某110kV变电站电磁环流测试极性计算实例

下图2为某110kV变电站主接线示意图，中压侧及高压侧环网运行，两台主变参数分别如下表1所示：

图2 某110kV变电站主接线示意图

表1：变压器参数表

3.1 主变短路阻抗计算

由于：

3.2 2号主变高压侧调至3档时理论二次电流计算

根据环流计算公式可以计算出当1号主变有载调压分接头在1档，2号主变在3档时高压侧的环流理论值（系统电压为110kV）。

高压侧二次电流为0.18A。

其环流电磁功率及中压侧一、二次电流计算如下：

故中压侧二次电流为0.32A。

3.3 现场实测数据分析

表3是一次利用主变电磁环流测试高-中压侧差动保护极性的实测数据，该数据基于上述理论计算为基础，在现场按该计算要求进行调档操作，最终记录下装置中各侧数据，括号中变比为各侧CT变比。由于电磁环流主要产生无功，此处仅分析无功的流向，从表中可以看出，中侧电流实测值与理论计算结果误差不大。

由于当时主变低压侧带有负荷，电磁环流对主变高压侧流过的电流产生了影响，使得1号主变高压侧电流明显比理论值大，而2号主变高压侧电流比理论值偏小。

表3：某主变高-中侧差动极性测试测试数据

此外，对于1号主变，高压侧无功为负，中压侧为正，无功从中压侧流向高压侧，而2号主变，高压侧无功为正，中压侧为负，无功从高压侧流向中压侧，可以初步看出电磁环流的流向是2高-2中-1中-1高。

4 结语

变电站新投运主变在无负荷测试其差动极性的情况下，主变差动保护将不能投入运行，文章利用两台变比不同的主变并列运行时产生的环流，正确测试了主变差动极性。

电磁环流在主变正常运行时是不被允许的，因此为了减少主变环流对主变绕组及带负荷能力产生影响，该过程尽量控制在较短的时间内。

参考文献：

[1]陈世元.《电机学》.中国电力出版社,2008

收稿日期：

作者简介：

张礼波（1986.06- ），男，本科，工程师，从事继电保护安装、调试、维护工作。

龙 志（1991.01- ），男，本科，助理工程师，从事继电保护安装、调试、维护工作。

Transformer electromagnetic circulation in the application of main transformer protection polarity testing

Zhang Libo，LongZhi

（Liupanshui Power Supply Bureau，Liupanshui Guizhou 553001）

Abstract: The article discussed the existing main transformer differential protection polarity test methods，put forward the method of using the electromagnetic circulation test main transformer differential protection polarity，And detailed calculat on it.

Key word：Transformer protection、Electromagnetic circulation

论文作者:张礼波,龙志

论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期

论文发表时间:2020/4/7

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