变压器保护带负荷测试数据分析.docx

变压器保护带负荷测试数据分析1引言 无庸置疑，带负荷测试把握着变压器保护安全可靠运行的最后一道关，因此带负 荷测试对新投运的变压器相当重要，不只是在数据采集过程，更在于数据分析； 惟独方法得当、分析彻底，才干将其隐藏的一个个问题“揪”出来，还变压器一 个安全可靠的“保护神”。下面我们不妨以一份现场实测数据来展开我们的变压器保护带负荷测试数据分 析。2实测数据背景高压电爆110kV进线|电源）501< Ijttp/wwxctjxn主变一次接线图2. 1主变参数。变压器变比：110/35/35KV,接线组别：Yn-YO-dll,容量18MVA , 一次接线如 图所示。2.2 主变保护参数。主变保护为微机保护，其差动、后备101侧、后备501侧、后备502侧保护均为 独立保护单元。差动保护采用软件移相，移Y型侧相位，移相算法为：Ia=IA-1 B, Ib=IB-IC, Ic=IC-IAo三侧差动电流CT均接成Y型。主变差动保护电流回路接线端子定义为：电流回路编号端子排号电流定义A411D1B411D2110KV 侧（101）电流C411D3N411D4A471D5B471D635KV 侧（501）电C471D7流N471D8A511D9B511D1035KVY 侧（502）电流C511D11N511D122.3 变压器保护整定变比及定值差动保护: 110KV 侧（101）： CT 变比 150/5,平衡系数为 0. 68； 35KV 侧（501）： CT 变比400/5,平衡系数为1 （该侧为基本侧）；35KV Y侧（502）： CT变比300/ 5,平衡系数为0.43。后备保护: 后备101侧：CT变比150/5；后备501侧：CT变比400/5；后备502侧：CT变 比 300/5o3带负荷测试数据 数据由钳形相位表在主变保护屏后端子排测取到，电流以35KV I母电压UAN （A 6301） =59V为基准，记录的相位为该基准向量超前各电流量的角度；电压以后 备101侧A相电流IA （A421） =1.2A为基准，记录的相位为各电压量超前该基准 向量的角度。具体如下：潮流情况110KV母线通过主变向35KV I段、II段母线送有功和无功，35KV I段、II段母线负荷相差不大，功率因数基本相等，为 0. 96 o保护类 别开关电流编号端子排号电流幅值电流相位差动101侦 A411D11.22A255°1B411D21. 22A134°C411D31.22A16°|N411-D421mA备注1 差动501侧A471 D50. 84A79°B471D60. 84A318°C471D70. 84A199°N471D84mA1差动502侧A511D90. 8A107°B511D100. 8A346°C511Dll0. 8A228°N511D127mAI11后备101侧A4211.2A255°B421 J1.2A134°C4211. 2A16°N42110mA后备501侧A5010. 84Ar 19° 1HB5010. 84A138°| 1C5010. 84A259°N501 186mA1后备502侧A541 10. 8A480B5410. 8A16601C541 0. 8A2870 11 1N54160mA差流 la0. 19A lb0. 19A Ic0. 20Ar电压类别电压编号电压幅值电压相位备注110KV母线A61059V170 1JB610一 59V137°C61059V 1均（ 1135KV I段母线A630I-59V257r 11B630I59V137°C630I59V17°35KV II段母线A630II59V -226°B630II59V107°C630II59V346°4带负荷测试数据分析 数据展现在我们面前，到底有没有问题呢？ 一看差流那末大，肯定有问题，那问 题有几个，出在哪儿呢？我们得镇静下来按步骤一个个挨着找，挨着分析。4.1找问题 首先，我们看看其对称性。主变三侧电流、电压三相的幅值基本相等，相位互差 120° , N相电流也很小，看来，在对称性上，数据不存在问题。其次，我们看看其相序。从测试数据表格中，我们不难发现差动101侧、501侧、 502侧、后备101侧电流（基准电压向量超前A相电流比超前B相多120° ,说 明A相滞后于B相120° ）和110KV母线电压（A相电压超前基准电流向量比B 相少120° ,说明A相滞后于B相120° ）全是负序，相序存在问题。再次，看三侧同名相电流相位。从测试数据表格中，我们看到差动101侧（电源 侧）和差动501、502侧（负荷侧）三个同名相电流相位大概处于相反方向，说 明三侧差动CT极性组合不存在问题。我们再看差动101侧和501、502侧电流相 位，101侧和501侧三个同名相电流相位都相差约180° , 101侧和502侧三个 同名相电流都相差约150° ,这明显和501开关接于主变侧、502开关接于主 变Y侧的一次接线不吻合。接着看电压，110KV母线电压C相（110KV电压为负 序，而35KV电压为正序，所以不能用同名相相比）和35KV I段母线电压A相同 相位，而和35KV II段母线电压A相相差约30° ,这又和35KV I段母线接于主 变侧、35KV II段母线接于主变Y侧的一次接线图不吻合。接下来，我们看看差流，其三相幅值都在o. 2A摆布，相比低压侧0.8A的负荷电 流，占到了 25%,这显然太大，说明三侧电流没有平衡，区外故障差动肯定误动。最后，我们来看后备保护。前面已说了：电流、电压对称性不存在问题，仅后备 101侧电流为负序，这里就不重复了。我们着重看看：1 .后备101侧电流和差 动101侧电流幅值相当，和定值单上101侧差动、后备CT变比相同相吻合，说 明后备101侧CT变比不存在问题；同样后备501侧和后备502侧，CT变比也不 存在问题；2.三侧后备保护同名相电流电压夹角也基本符合潮流方向，说明三 侧后备保护CT极性也没有问题。4. 2分析原因（1）相序问题：首先看110KV侧，差动、后备电流和母线电压全是负序，三组 二次回路同时接错的可能性非常小，最大的可能是U0KV进线一次就是负序，造 成差动、后备101侧电流和U0KV母线电压全成为了负序。再看35KV侧，35KV I、 II段母线电压和后备501侧、502侧电流都是正序，仅差动501侧、502侧为负 序，可能是差动501侧、502侧故意把二次电流由正序反为负序了 （差动101侧 是负序，不反不好平衡）。三侧同名相相位和501在主变侧、502在主变Y侧一次接线不吻合问题： 理论上，主变101侧和502侧都是Y型接线，那两侧差动同名相电流就应该相差 约180° ,同名相电压就应该同相位；而事实上，差动101侧和501侧三个同名 相电流都相差约180° , 110KV母线电压C相（110KV电压为负序，而35KV电压 为正序，所以不能用同名相相比）和35KV I段母线电压A相同相位，是501、5 02电流二次回路，35KV I母、II母电压二次回路同时交叉混淆了吗？可能性不大，最大的可能是一次接线交叉混淆，把主变Y型侧导管引出头接到了 501 开关上，而把型侧导管引出头接到了 502开关上。4.3看效果 (1)调相序。由于HOKV母线电压C相和35KV I段母线电压A相同相位，所以我们考虑将11 OKV进线一次A相、C相引线对调，这样一来，差动101侧、后备101侧电流和 110KV母线电压全都从负序变成为了正序。由于差动501侧A相和后备501侧C 相电流相位相差约180。(差动和后备电流CT抽取极性相反，所以相位相差180° ),差动502侧A相和后备502侧C相电流相位也相差约180° ,所以我 们考虑将差动501侧、502侧A相、C相二次电流接线对调，这样一来，差动 501侧、502侧电流也从负序变成为了正序。对调主变Y型侧、型侧导管引出高压电缆。由于主变差动101侧和501侧电流三个同名相电流都相差约180。、110KV母线 电压C相和35KV I段母线电压A相同相位，符合Yn-YO接线特征，所以我们考 虑将主变Y型侧、型侧导管引出高压电缆对调。对调后，差动501侧、后备5 01侧电流就成为了 502侧电流，35KV I母电压就成为了 35KV II母电压，正如 下表所示：保护 类别 差动开关101侧电流编端子排号_号A411 D1电流幅值1.22A电流相声如大小位更改内谷16°差动差动差动差动B411| C41In4n501 侧 A471 B471 C471I | N47i501 侧 A471 B471 C471| I N471.501 侧 A471 B471 'C471| N471.502 侧 A511B511IIC5H N511D2 1.22A 134° (1)调相序：将 110KV 进D3 1. 22A 255°线一次A相、C相引线对调D4 21mAD5D6D7D8D5D6D7D8D5D6D7D80.84A 199°0.84A 318°0.84A 79°4mA0.8A 228°0.8A 346°0.8A 107° "7mA0.8A 168°0.8A 286°0.8A 47°7mAD90.8A 228°D100.8A 346°DH078A10rD12 7mA(1)调相序：将差动501 侧、502侧A相、C相二次 电流接线对调对调主变Y型侧、 型侧导管引出高压电缆(3)调整主变型侧相 位：向正方向转动 2X30° =60°即角度减 60°(1)调相序：将差动501 - 侧、502侧A相、C相二次- 电流接线对调差动502侧A511 D9 0.84A 199° (2)对调主变Y型侧、B511 DIO 0.84A 318°型侧导管引出高压电缆C511D110.84A 79°N511D124mA后备101侧A4211.2A16°B4211.2A134°C4211.2A255。N42110mA后备501侧A5010. 8A48°B5010. 8A166°C5010. 8A287°N50160mA后备501侧A5010. 8A348°B5010. 8A106°C5010. 8A227°11 N50160mA后备502侧A5410. 84A19°1| B5410. 84A138°11 C540. 84A259°N54186inA1 la0. 01A lb0. 01A Ic0. 01A电压类别电压编号电压幅 值电压相 位110KV母线A61059V257°B61059V137°C61059V17°(1)调相序：将110KV进线一次A相、C相引线对调对调主变Y型侧、 型侧导管引出高压电缆(3)调整主变A型侧相 位：向正方向转动 2X30°二60。即角度减 60°对调主变Y型侧、 型侧导管引出高压电缆(4)重新计算差流备注(1)调相序:将110KV进线一次A相、C相引线对调35KV I段母 线A630I59V226°对调主变Y型侧、 型侧导管引出高压电缆B630I59V107°C630I59V346°35KV I段母 线A630I59V286°(3)调整主变A型侧相位： 向正方向转动2X30° =60°即角度加60°1B630I59V167°C630I59V46°35KV II段母 线A630II59V257°对调主变Y型侧、 型侧导管引出高压电缆B630II59V137°C630II59VTr-注：数字带阴影表示更改后数据有变化。(3)调整主变型侧相位。经过两次对调后，主变差动101侧和502侧同名相电流已相差约180,同名相电 压也已同相位；而101侧和501侧相位差正不正确呢？从表格和相量图中我们看 到：IA101 超前 IA501： 228-16° =212° ,而不是理想的(116) X30° =150° ； UA110 超前 UA35I： 257-226° =31° ,而不是理想的 11X30° =330° ,即-30° , 是问题没找完吗？不是，是负序系统造成的。我们进行带负荷测试时，noKv母线电压是负序，流入主变101侧的电流也就是负序，而我们变压器的接线组别Yn-YO-dll是在正序系统下的组别，如果用在 负序系统下，组别就变为了 Yn-YO-dl 了，所以在101侧电流电压为负序的情况 下，IA101 超前 IA501： (16) X30° =-150° ,即 210° ； UA110 超前 UA35I： 1X30° =30。现在我们将110KV进线一次A相、C相引线对调,110KV母线电 压和流入主变101侧的电流都由负序变为了正序，主变接线组别就从Yn-YO-dl 恢复到Yn-YO-dll,对应的变压器型侧的电流电压都会向正方向转动2X30° =60° ,即IA501变为IA501' , UA35I变为UA35V ,如向量图中虚线所示，这 样一来，主变型侧501的电流电压向量就吻合dll接线组别了。固然其它两 相也一样，后备501侧电流也一样，如表中所示。(4)重新计算差流。经过三次调整，负序变成为了正序、主变Y、型侧实际接线对应了一次接线图、 型侧电流电压相位对应了主变dll接线组别，那差流能不能平衡了呢？我们 不妨计算一下：从表格中得到经三次调整后的三侧A相电流，分别是：IA101=1.2/16° , IA50 l=0.8Z168° , IA502=0.84Z1990。变压器微机差动保护采用软件移相，对Y侧进行Ia=IA-IB、Ib=IB-IC、Ic=IC-1A的移相。主变Y型侧101、502电流都是三相正序对称电流，这样一移相，就 使每相电流幅值增大到V3倍、相位向正方向转动30° o所以IA10K IA502经 软件移相后变为：IA101= IA101X ( V3Z-300 ) = (1.2X V3)Z(16° -30° )=2.1/14。IA502= IA502X ( V3Z-300 ) = (0.84X V3)Z(199° -30° )=1.45Z169°变压器微机差动保护还要对三侧电流进行幅值平衡。从整定值中我们看到101 侧平衡系数为0.68、501侧平衡系数为1、502侧平衡系数为0.43,那IA101.IA502经幅值平衡后就成为：IA101= IA101 X0. 68=0. 68X2. 1Z-14° =1.43Z-14°IA502= IA502X0. 43=0. 43X 1. 45Z169° =0.62/169°由于501侧平衡系数为1,所以IA502无变化。接下来应该对三侧电流向量相加计算差流了。观察三侧A相向量：IA101= 1.43 Z-14° , IA501 =0.8Z 168° , IA502= 0. 62Z169° ； IA501 和 IA502 同相位， 都和IA101相差168° - (-14° )约180° ,因此我们可以忽略相位直接进行幅 值加减计算差流： Ia=| IA101|- |IA5O1|- | IA5021=1. 43-0. 8-0. 62=0. 01A按此方法可以计算出B、C相差流，分别是 Ib=0. 01A, Ic=0. OlAo 通过计算，我们看到，经三次调整后差流平衡了，由以前的0. 2A降到了 0. 01A,缩小了 20倍，这也再次印证了我们找到的问题是准确的，分析的原因是正 确的。5结束语后经证实：该主变在投运时就发现全站电压是负序，电动机都反转不能工作；由 于110KV进线处相间距离远，不好调相序，于是就分别将主变35KV 侧和Y 侧导管A、C相高压电缆交换，从而让35KV K II段母线电压变成正序；后来又 发现差动保护在主变负荷增大时A、C相差动要误动，就把差动501侧、502侧 二次电流回路A、C相交换，来对应差动101侧电流的负序。同时该主变35KV 侧和Y侧导管引出高压电缆也接反了，把主变Y型侧导管引出头接到了 501 开关上，而把型侧导管引出头接到了 502开关上，导致实际接线和一次接线 图不对应。参考文献1贺家李等，电力系统继电保护原理加,北京，水电出版社，1984。郭锐，浅谈变压器差动保护带负荷测试一文，发表于2003年继电器 杂志12期，2003o