用六角图检验变压器差动保护回路接线正误的方法研究

刘增辉 丁 鑑

（云南锡业集团设备能源处，云南 个旧661000）

0 引言

大型变压器是企业的咽喉设备，一旦发生故障将导致大面积停电，会给企业造成不可估量的损失。因此，确保变压器安全运行，防止变压器差动保护误动作，是电气工作人员的重要任务。

为了验证变压器差动保护电流回路接线的正确性，防止由于接线错误和回路断线等原因造成差动保护误动作致使变压器停电事故，可以通过测量变压器差动保护回路的六角图，来验证差动保护电流回路的接线正确性。用六角图来判断变压器差动保护接线正确的方法一般有2种，即功率表法和相位表法。本文主要介绍功率表法。

1 基本原理

在复数坐标系统中的任何相量 ，只要知道 在复数坐标系统中任何2个交轴上的垂直投影，就可以决定 的位置，例如已知相量在直角坐标轴系统中对x、y轴垂直投影Ax、Ay，则相量的位置便由Ax、Ay决定，如图1所示。两坐标轴可以是直角也可以是任意角。在三相交流系统中，采用坐标系统为120°的三相系统较为方便，一般采用三相系统三相线电压作为电流相量的基准值，如图2所示。

图1 电流在复数坐标上的投影

图2 功率在对称电压坐标上的投影

电流相量 在电压上的投影可以用功率表测量。因为功率表所得的功率P＝UI cosφ，如果是电流U相量在电压UV相量上的投影，则其功率表PUV－U为：

当PUV－U及不变时，电流的轨迹为电压相量的起始点开始，沿电压相量取PUV－U的长度垂直直线上。

其中，φ1、φ2、φ3分别为与、之间的相角差，因为在三相对称电压系统中＝＝，且为同一个电流，所以3个功率表的读数PUV－U、PVW－U、PWU－U在三相电压相量上的投影轴上的垂线必交于一点，则三垂线交点与三相电压系统坐标O点之连线即为电流相量位置，如图2所示。

同样 通 过 测 量 PUV－V、PVW－V、PWU－V，PUV－W、PVW－W、PWU－W，可决定电流相量位置。

若用同一个电流依次将坐标轴的3个电压接至功率表，则3个读数的代数和为0则说明功率表之读数正确，可以用来判断测量接线及功率表读数是否正确。

2 应用方法

2.1 方法和步骤

用六角图来判断变压器差动保护接线正误的方法，可在变压器运行情况下或停电情况下进行。在变压器停运情况下需要用三相自耦调压器供给变压器试验电源，这种方法较麻烦，因此一般是在变压器运行情况下进行。检查前必须先用相序表检验来自与变压器同一母线的电压互感器二次侧电压须是正相序，否则应调整。按图3接线，在电流回路中要串联一只电流表监视电流是否接通。然后将高压侧差动用电流互感器二次侧电流IU接至功率表，同时分别取来自与变压器同一母线的电压互感器二次侧电压UUV、UVW、UWU，通过功率表读数可得到PUV－U、PVW－U、PWU－U3个功率值。根据测量结果可作出二次电流向量图。以U为例，画出3个大小相等相位差为120°的电压相量并按比例画出分别对、的功率PUV－U、PVW－U、PWU－U并作相应的垂线，三垂线就交于一点，便可得出电流相量图。

图3 功率表法接线图

在变压器低压侧用同样的方法测量差动保护用电流互感器二次侧电流分别对（仍取高压侧电压）的功率 PUV－u、PVW－u、PWU－u、PUV－v、PVW－v、PWU－v、PUV－w、PVW－w、PWU－w，便可得出的相量位置。通过作图分析与与与相位差是否接近180°，其误差角不大于5°，则认为该变压器差动保护电流回路接线是正确的。

2.2 实测例子

（1）2010年6月，用六角图功率表法对我公司火谷都35 k V变电站一台新安装的3 150 k VA变压器差动保护回路接线是否正确进行检查，用上述方法得出测量数据如表1所示，再通过表1数值按一定比例得到六角图，如图4所示，从图4可知变压器差动保护接线正确。

表1 功率表测量值

图4 3 150 k VA变压器差动保护回路六角图

（2）2010年12月我公司锌业厂35 k V变电站一台4 000 k VA变压器在检修工作中对该变压器差动保护用电流互感器进行了更换，更换后变压器投入运行时差动保护出现误动，在现场用功率表法得到表2测量值，通过测量值得到六角图，如图5所示，从图5可知变压器差动保护接线错误。

表2 功率表测量值

图5 4 000 k VA变压器差动保护回路六角图

2.3 根据六角图判断变压器差动保护接线的正确性

根据功率表测得值作出六角图后，还应根据六角图对变压器差动保护接线的正确性作出判断，正确的接线所测绘的六角图应符合以下标准：

（3）对于两线圈变压器差动保护，根据六角图所示得到的两组三相电流相量，各对应相电流的相位差为180°，反之则可能是两组电流互感器之对应极性接错；对于三线圈变压器，其中两侧电流的相量和应与第三侧相差180°，则说明接线是正确的。如测出两侧同相，则说明极性接反了，改变一侧电流互感器极性接线即可。

2.4 注意事项

由于绘制六角图的检查工作是在变压器运行状态下进行，用功率表法时测量接线须拆动差动保护回路接线易造成人为失误，所以测绘六角图时应注意以下事项：

（1）测量前应核对电流互感器相序的正确性及确定合适的工作位置（一般宜在保护屏处测量），注意测量所用电流、电压互感器端子线标上的相别；

（2）测量前应检查变压器负荷电流应在10%额定电流以上，且负荷电流应稳定或变化较少；

（3）用功率表测量时，电流回路中需串接电流表，应严防电流互感器开路；

（4）用功率表法时应注意功率表的接性。

3 结语

差动保护是根据被保护设备两侧电流互感器差流的大小而动作的。由于变压器一、二次侧电流大小和相位均不相同，以及变压器投入运行时会产生5～8倍于额定电流的励磁涌流等特殊情况，因此使得变压器的差动保护较之线路和其他设备的差动保护要复杂得多。若接线一处有误，保护都将会动作。为了防止接线错误，特别是电流互感器相别接错、极性接反等，必须检查差动接线的正确性。在检查方法中，六角图是判断检查差动保护接线正确性的一种有效方法，在整个检查接线工作中最为重要。另外，六角图法还可以用来判断电能表接线是否正确等。因此，应掌握六角图法以便用它来分析解决电气工作中的许多技术问题，从而提高我们分析问题和解决问题的能力。

［1］高汝武，毛幸远.继电保护调试技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2005

［2］倪红叶，叶果.六角图法检测变压器差动保护接线的正确性［J］.重庆工业高等专科学校学报，2001（3）