利用主变环流进行相量分析

时间：2024-06-19

张红艳，张洪军，李广贤

(1.河北省电力公司职业技术培训中心，河北石家庄 050010；2.沧州供电公司，河北沧州 061000)

1 变电站运行状态简述

2013年5月27日，某220 kV 变电站(B站)投运，站内新投两台变压器的型号为SFSZ9-240000/220，其三侧额定电压为230±8×1.25%/121/10.5 kV，B站由 A站的257，258双回220 kV 线路供电(如图1)。

图1 主变环流在 A，B两站间的走向

由于B站为新投运变电站，低压侧基本上没有多少负荷，不能满足保护装置检查相量的最低精度要求，因此利用变压器产生的环流进行保护装置相量检查，即通过调整并列运行的两台变压器调压分接头，使其产生环流，利用回路中的环流检查保护装置相量，此方法也简称“环流法”。

2 主变压器环流的形成

2.1 电压差的形成

空载的两台变压器并列运行，在低压侧合环，分别调整两台变压器电压分接头，使两台变压器的变比发生变化，从而产生电压差，并在两台变压器中形成无功环流(纯感性电流)。根据变压器额定电压为230±8×1.25%/121/10.5 kV，3# 主变分接头在10的位置时，电压比K1为230×(1+8×0.0125)/121；2# 主变分接头在1的位置时，电压比K2为230×(1-0.0125)/121；由公式(1)计算得出[1]，两台变压器分接头不同所形成的电压差约为12.4 kV。

式中，ΔE 为两台主变间的电压差，U1为主变额定电压，K1为3# 主变电压比，K2为2# 主变电压比。

2.2 环流的计算

已知257，258双回进线的线路阻抗和两台变压器的高中侧阻抗值，如图2所示[1]，回路总阻抗为线路及变压器的阻抗之和(j67.56Ω)。那么根据两台变压器分接头不同所形成的电压差(12.4 kV)，在回路中的环路电流就很容易由公式(2)得出[1]，环路电流约为184 A。

图2 线路及主变的等效阻抗

式中，IHL为回路环流，ZK1，ZK2为两台主变阻抗，ZL1，ZL2为两回进线线路阻抗。

3 A站保护相量分析

3.1 线路保护相量分析

A站双回线路都配置了国电南京自动化有限公司的PSL603U型[2]和深圳南瑞科技有限公司的继电保护PCS-931G型线路保护装置，现以国电南京自动化有限公司的PSL603U型为例进行线路保护的相量分析。如图3所示，线路保护用电流互感器变比为2500/1，一次电流184A反应到二次电流为 0.074 A，线路保护装置实测电流为0.075 A；由于所带负荷为空载变压器，电流近似为纯感性，所以电流Ia 应超前电压Ua 近似为90°，线路保护装置实测角度为负荷电流Ia 应超前母线电压Ua 为93°，线路保护相量检查实际值与反应值误差在允许范围内。

图3 257线路PSL603U保护相量

3.2 母线保护相量分析

A站220 kV 母线配置了深圳南瑞的BP-2B型[3]和南瑞继保的 RCS-915型母线保护装置，现以深圳南瑞的BP-2B型母线保护装置为例进行母线保护的相量分析。如图四所示，母线保护用电流互感器变比为2500/1，一次电流184 A反应到二次电流为0.074 A，母线保护装置实测电流为0.07 A；由于所带负荷为空载变压器，电流近似为纯感性，所以电流Ia应超前电压Ua近似为90°，母线保护装置实测角度为电流Ia 应超前电压Ua为94°，母差保护相量检查实际值与反应值误差在允许范围内。

4 B站主变保护相量分析

对于保护用CT，其极性都是以母线侧为正极性端，因此B站主变保护高中两侧电流在二次侧是大小相等、方向相反的。高压侧一次电流为178 A，电流互感器变比为2500/1，反应的二次侧电流为0.07 A，中压侧一次电流为370 A，电流互感器变比为5000/1，反应的二次侧电流为0.07 A，大小相等；如图5所示，高压侧电流I A超前高压侧电压UA为94°，同时中压侧电流Ia滞后UA为86°，方向相反。主变保护相量检查实际值与反应值误差在允许范围内。

图4 BP-2B母差保护 257间隔相量

图5 2# 主变高中压侧电流相量