换流站500kV高压站用变压器一次通流试验方法探讨

摘要：为确保±500kV从西换流站500kv站用变差动保护正常运行，提高站用电供电可靠性，本文对该站500kV站用变压器一次通流试验方法进行了探讨，并提出解决方案，成功地对500kV站用变压器套管CT进行极性校验。

关键词：变压器；通流试验；极性校验

中图分类号：TM4文献标识码： A

前言

高压直流系统对站用电供电可靠性要求较高，换流站失去站用电将造成高压直流系统跳闸。为保证站用变压器差动保护正常运行，确保站用变压器安全运行，必须对变压器高低压两侧CT极性进行校验。通常使用变压器一次通流试验的方法进行极性校验，此方法试验时，变压器高低压侧均有短路电流流过，通过测量比较高低压侧的电流，就很容易分析判断出CT二次极性是否正确，变比是否合理正确。校验时主要使用钳形相位表进行，但高压侧CT二次电流很小，通常只有2~5mA甚至更小，大部分钳形相位表精度不能满足要求，无法依靠测量结果进行极性校验。

本文针对±500kV从西换流站500kV站用变压器额定电压高容量小的特点，进行站用变压器CT极性校验方法的探讨，提出试验的解决方案并进行了实际验证。

1、对500kV站用变压器套管CT极性校验的方法分析

±500kV从西换流站站用电系统由两台额定电压为 525/10.5kV、容量为40MV•A的变压器作为主电源供电。变压器本体差动保护使用的变高套管CT变比为400/1，变低开关CT变比为2000/1，一般钳形相位表能正常测量的电流为5mA左右，以此来计算，通过变压器的负荷约为1816kV•A，站内正常负荷远达不到此要求。故在正常带负荷运行情况下，无法对站用变压器的CT进行带负荷测试，无法验证CT极性是否正确。为保证变压器差动保护正常运行，在变压器投运前我们必须采取一次通流的方法进行变压器CT极性的校验。我们分析得到了以下三种方案。

方案一：将变压器低压侧三相短路接地，高压侧加入380V试验电压，变压器高低压侧均有短路电流流过，通过测量CT变换后的二次电流幅值、相位，校验差动保护CT极性。

方案二：将变压器高压侧三相短路接地，低压侧加入380V试验电压，变压器高低压侧均有短路电流流过，通过测量CT变换后的二次电流幅值、相位，校验差动保护CT极性。

方案三：将变压器低压侧三相短路接地，通过一台0.4/10.5kV升压试验变压器，在站用变高压侧加入10kV试验电压，变压器高低压侧均有短路电流流过，通过测量CT变换后的二次电流幅值、相位，校验差动保护CT极性。

2、方案的可行性分析

站用变压器主要参数：额定电压525/10.5kV，额定容量40MV•A，阻抗电压 12%，变高套管CT变比 400/1，变低开关CT变比 2000/1。

式中：Ih1高压侧一次电流、Ih2高压侧二次电流、Il1低压侧一次电流、Il2低压侧二次电流、Sn 变压器额定容量、Uh 高压侧额定电压、Ul 低压侧额定电压、Uk(%) 阻抗电压、Ut 试验电压、Kh 高压侧CT变比、Kl 低压侧CT变比。

2.1 方案一：低压侧短路，高压侧加入380V试验电压

由式3.1、式3.2、式3.5、式3.6计算可知，高压侧一次电流为0.266A，低压侧一次电流为13.28A，高压侧二次电流为0.665mA，低压侧二次电流为6.64mA。所需试验电源容量约为√3*380V*0.266A=0.175kVA。

2.2 方案二：高压侧短路，低压侧加入380V试验电压

由式3.3、式3.4、式3.5、式3.6计算可知，高压侧一次电流为13.28A，低压侧一次电流为664A，高压侧二次电流为33.2mA，低压侧二次电流为332mA。所需试验电源容量约为√3*380V*664A=436.5kVA。

2.3 方案三：低压侧短路，高压侧加入10kV试验电压

由式3.1、式3.2、式3.5、式3.6计算可知，高压侧一次电流为7A，低压侧一次电流为349.4A，高压侧二次电流为17.5mA，低压侧二次电流为175mA。所需试验电源容量约为√3*10kV*7A=121VA。

3、方案的选择

我们对三种方案计算数据进行分析。

方案一，高压侧二次电流只有0.665mA，远小于钳形相位表的量程范围，不能可靠测量幅值、相位，但所需试验电源容量也很小，接线简单可靠；

方案二，高、低压侧二次电流均能满足测量要求，能准确测量电流大小、相位，能可靠校验差动保护CT极性，但存在试验电源容量大，所需电缆容量很大，接线困难，对设备要求高等缺点；

方案三，高、低压侧二次电流均能满足测量要求，能准确测量电流大小、相位，能可靠校验差动保护CT极性，但要求增加试验用变压器、10kV高压电缆，试验电压提高，对试验接线要求高，同时安全可靠性降低。

出于对试验接线便捷性、安全性、对试验电源的要求等方面的考虑，我们最终选用方案一进行一次通流试验，但在试验前，我们必须解决二次电流太小无法测量的问题，于是，我们提出了一种测量小电流的方法。

此方法为：使用一根细的绝缘导线，同方向绕50圈，两端各焊接一个试验插头，以便插入电流回路中的试验端子。通流试验时，将线圈两端插头分别插入各侧二次电流回路在保护屏的端子处，然后断开端子中间的连接片，使用钳形相位表测量这50个圈的电流，因为二次电流已经被放大50倍，所以此时能准确测出电流的幅值、相位，通过对数据分析，就能校验差动保护CT极性。

试验测量的具体数据如下：（以高压侧A相电压为基准，角度为∠UA-I）

带负荷测试电压电流六角图

从测量数据及六角图可知，与计算值基本一致，相角正确，可见采用这种测试方法，能正确校验差动保护CT的极性。

4、结语

本文针对±500kV从西换流站500kV站用变压器额定电压高容量小的特点，进行站用变高低压两侧CT极性校验方法的探讨，提出三个解决方案并从中选择一个进行了试验，同时提出了一种测量小电流的方法，成功校验±500kV从西换流站500kV站用变压器差动保护CT的极性，保证了差动保护的正常运行，确保了变压器安全运行。

测量小电流方法的原理虽简单，但却能很好解决试验中二次电流过小的问题，此方法不仅仅在小容量高电压变压器通流试验中有效，也可以在其他需测量小电流的通流试验中使用。

参考文献：

[1]周志敏．变压器实用技术问答[M]．北京：电子工业出版社，2005．

[2]李海发，朱起东．电机学[M]．北京：科学出版社，2005.

[3]国家电力调度通信中心．电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M]．北京：中国电力出版社，2000．