调节有载调压变压器档位产生环流完成差动带负荷试验

康雪萍

摘   要：新建变电所投用送电阶段，变电所往往没有负荷或负荷很小，难以进行线路、主变、母线的差动带负荷试验。提出了通过调节有载调压变压器档位产生环流完成差动带负荷试验的方法，介绍了浙化变、烷基配利用环流完成差动带负荷试验的方案。

关键词：变压器调档;环流;并列运行;差动带负荷试验

DL/T 995—2016《继电保护和电网安全自动装置检验规程》明确规定：对于新安装的或设备回路有较大变动的保护装置，在投入运行以前，必须用一次电流及工作电压加以检验，以判定电流差动保护接到保护回路中的各组电流回路的相对极性关系及变比是否正确。新建变电所投用送电阶段，变电所往往没有负荷或负荷很小，难以进行线路、主变、母线的差动带负荷试验。按常规的方法需要等变电所负荷增加后再完成差动带负荷试验，但这一过程持续时间较长，在这段时间内，为防止设备无主保护会将差动保护投入。运行人员需要密切关注负荷变化情况，查看是否满足差动带负荷试验条件。需要投入的人力较多，管理成本明显增大，还可能发生带负荷试验时间点把握不当出现差动保护误动的情况。

为此，浙化变、烷基配通过调节有载调压变压器档位产生环流进行差动带负荷试验，并取得了成功。

1    调档产生环流原理

1.1  变压器的并列运行

变压器并列运行的理想条件是：空载时并列的各变压器一次侧间无环流，负载时各变压器所负担的负载电流按容量成比例分配。要达到上述理想条件，并列运行的各变压器需满足下列条件：（1）连接组号相同;（2）各变压器一、二次额定电压对应相等;（3）短路阻抗标幺值Zk*相等。

在上述3个条件中，条件（1）必须严格满足，条件（2）、（3）允许有一定误差。

1.2  变比不等的变压器并列运行

设两台变压器的联接组号相同，但变比不相等，将一次侧各物理量折算到二次侧，并忽略励磁电流，两变压器绕组之间的环流为：

Ic               （1）

公式（1）中，XTI、XTII分别是并列运行的两台变压器折算到二次侧的短路阻抗实际值。由于变压器短路阻抗很小，所以即使变比值差很小，也能产生较大的环流。通过调节变压器档位，使两台变压器档位差增大到一定值就产生足够大的环流，可进行差动带负荷试验。

2    有载调压变压器带负荷试验

2.1  带负荷试验一次系统示意图

新建110 kV浙化变，两台110/35 kV有载调压变压器，送电后浙化变110 kV系统双母线运行，1#、2#主变并列运行，下级无负荷。主变正常运行在9档，通过将1#主变档位调高，2#主变档位调低，形成环流完成差动带负荷试验。主变差动带负荷试验一次系统如图1所示，环流方向为逆时针方向。

2.2  环流计算

浙化变1#、2#主变容量100 MVA，额定电压及分接范围[（115±8）×1.25%]/37 kV，短路阻抗均为12.06%。采用标幺值计算，基准容量SB=100 MVA，基准电压取各级平均额定电压37 kV、115 kV，对应基准电流为1 560.5 A、502.1 A，变压器基准变比KB=115/37。

1#、2#主变阻抗标幺值为XTI*= XTII*=0.120 6，110 kV母线运行电压U1=112 kV标幺值U1*=112/115，当变压器档位在n档时，变比标幺值K*=K/KB=1+（9-n）×0.012 5。当1#主变在5档，2#主变在14档，环流计算如下：

Ic* =ΔU*/（XTI*+ XTII*）=U1*（1/KI*-1/KII*）/（XTI*+ XTII*）=112/115×[1/（1+（9-5）×0.012 5）-1/（1+（9-14）×0.012 5）]/（0.120 6+0.120 6） =0.465 6         （2）

35 kV侧基准电流为1 560.5 A，环流换算到有名值为Ic=0.465 6×1 560.5=726.6 A

110 kV侧基准电流为502.1 A，环流换算到有名值为Ic=0.465 6×502.1=233.8 A

浙化变1#、2#主变35 kV侧电流互感器变比为2 000∶1，110 kV侧电流互感器变比为1 000∶1，环流值在35 kV、110 kV侧分别达到电流互感器额定的36.33%、23.38%，一次电流足够大，满足差动带负荷试验要求。一次电流的方向从110 kV母线流入档位高的变压器，从档位低的变压器流回110 kV母线。通过以上计算分析，判断可采用调节变压器档位产生环流作为一次电流，检测变压器各侧电流互感器变比、极性及二次回路接线的正确性。

2.3  理论计算值与实际值比较

采用上述计算方法，可计算两台变压器在不同档位的环流值，浙化变1#、2#主变差动带负荷试验的环流计算值与实际值如表1所示。

理论计算值与实际值基本吻合，理论计算值略大于实际值，主要是在计算时忽略了变压器的电阻及变压器调档后引起的电抗变化。实际通过调节有载调压变压器档位完成了浙化变1#、2#主变变压器差动保护及母差保護带负荷试验，试验结果正确。

3    无载调压变压器及线路带负荷试验

对于新建或改造的无载调压变压器或线路，可以通过合大环后调节上级变电所有载调压变压器档位完成带负荷试验。

3.1  带负荷试验一次系统示意

石化110 kV变电所，新增两台110/35 kV有载调压变压器，35 kV母线配出两台35/6 kV无载调压变压器线变组形式接入6 kV变电所（新油变）带二级6 kV配（烷基配）。送电后石化变110 kV系统双母线运行，35 kV、6 kV变电所均分列运行，下级无负荷。

如图2所示，进行烷基811线、烷化812线带负荷试验可将烷基配6 kV母分改运行，调节石化变3#、4#主变档位形成环流完成。

3.2  环流计算

采用标幺值计算，基准容量SB=100 MVA，基准电压取各级平均额定电压6.3 kV、37.0 kV、115.0 kV，对应基准电流为9.160 kA、1.560 kA、0.502 kA。

石化变3#、4#主变容量63 MVA，额定电压及分接范围[（115±8）×1.25%]/37 kV，短路阻抗均为10.5%，阻抗标幺值为XT1I*=XT1II*=0.166 7;新油1#、2#主变容量25 MVA，档位36.75/6.30 kV，短路阻抗均为7.85%，阻抗标幺值为XT2I*=XT2II*=0.314;石化变到新油变35 kV电缆1.3 km，阻抗标幺值XL1I*=XL1II*=0.011 4;新油变到烷基配6 kV电缆双拼1.325 km，阻抗标幺值XL2I*=XL2II*=0.133 5。110 kV母线运行电压U1=112 kV，标幺值U1*=112/115;110 kV到6 kV基准变比KB=（115/37）×（36.75/6.30），当变压器档位在n档时，110 kV到6 kV的变比标幺值K*=K/KB=1+（9-n）×0.012 5。当3#主变在11档，4#主变在5档，环流计算如下：

Ic*=ΔU*/（XT1I*+ XT1II*+ XT2I* +XT2II*+ XL1I* +XL1II*+ XL2I*+ XL2II*）=U1*（1/KI*-1/KII*）/（XT1I*+ XT1II*+ XT2I* +XT2II*+ XL1I* +XL1II*+ XL2I*+ XL2II*）=112/115×[1/（1+（9-5）×0.012 5）-1/（1+（9-14）×0.012 5）]/（0.166 7+0.166 7+ 0.314 0+0.314 0+0.011 4+0.011 4+0.133 5+0.133 5）=0.057（3）

6 kV侧基准电流为9 160 A，环流换算到有名值为Ic=0.057×9 160=522.3 A。

烷基811线、烷化812线两侧电流互感器变比为1 200∶1，环流值达到电流互感器额定的43.5%，一次电流足够大，满足差动带负荷试验条件。

3.3  理论计算值与实际值比较

烷基811线、烷化812线差动带负荷试验的环流计算值与实际值如表2所示。

理论计算值与实际值基本吻合，理论计算值略大于实际值，主要是在计算时忽略了变压器的电阻及变压器调档后引起的电抗的变化。实际通过调节有载调压变压器档位完成了烷基811线、烷化812线、新油1#、2#主变变压器差动保护带负荷试验，试验结果正确。

4    注意事项

（1）需做带负荷试验的设备能与有载调压变压器形成环路即可采用调档法完成差动带负荷试验。

（2）先合环再调档，可有效控制下级母线电压，并随时监控环流变化。

（3）根据电流互感器变比、保护装置等情况确定差动带负荷试验的电流值，根据需要的电流值合理调节档位差。

（4）每调一档后应查看母线电压及电流情况，防止出现电压越限或超设备额定电流的情况。

（5）试验结束后应尽快恢复正常运行方式，变压器恢复到正常运行档位。

5    结语

采用调节有载调压变压器档位产生环流的方法有效解决了变电所无负荷情况下差动保护验证的问题，使得设备在送电后可立即进行差动带负荷试验，减少了人力投入，提高了设备运行的安全性及可靠性，可广泛应用于新建变电所投运阶段。

[参考文献]

[1]DL/T 572—2010，电力变压器运行规程[EB/OL].（2010-05-24）[2019-10-10].https：//wenku.baidu.com/view/6391f275844769eae009edb9.html.

[2]辜成林，陳乔夫，熊永前.电机学[M].3版.武汉：华中科技大学出版社，2010.