電容器保護的向量測試方法

來源:投稿網(wǎng) 時間:2024-04-25 10:00:03

簡介：變電站啟動向量測試一般采用無功負荷測量。對于線路相關CT，利用輸電線路的容量特性完成帶負荷驗證，變壓器采用低壓側(cè)容設備負荷完成向量測試。本文總結了500kV東蘇旗變電站在500kV楚城應用中的啟動向量測試結果，列出了幾種常見的啟動向量測試方法，并結合現(xiàn)場實際向量測試數(shù)據(jù)結果，分析判斷了超高壓變電站的啟動向量測試結果。

1.變電站啟動向量測試現(xiàn)狀。

目前，一些地區(qū)很少進行全站啟動向量測試。很多時候，他們只是檢查保護裝置上是否有差流和采樣數(shù)據(jù)角度。不使用高精度相量表對每個CT繞組進行向量測試是不嚴格的。雖然保護裝置可以檢查電流電壓的大小和相位，但使用高精度相量表測量仍然非常重要，因為啟動過程中負荷較小，無法正確反映實際向量值。同時，一些員工對啟動向量負荷類型和相應向量六角圖了解不夠透徹，無法正確分析判斷向量測試結果的正確性。

2.現(xiàn)場保護向量試驗方法。

2.1電容器保護。

電容器保護的向量測試方法是測量三相電壓與電流之間的相位關系。由于它是一個容量負荷，電流提前90度。目前，常用的電容器保護還配備了不平衡電壓保護或差壓保護。不平衡電壓通過三個電壓的第一和最后連接形成開口三角電壓。當三相電壓平衡時，電壓值為零。當電容器故障導致三相電壓不平衡達到保護設定值時，動作跳閘。差壓保護采用電容器組前后塔、上半塔、下半塔均勻分配的原理，利用放電線圈兩個繞組之間的差壓啟動保護。然而，當一個電容器出現(xiàn)故障時，兩個電容器塔的電壓不均勻，二次繞組的差壓達到保護值，即出口跳閘。因此，在現(xiàn)場啟動時，應仔細測試不平衡電壓或差壓的值。

2.2電抗器保護。

常見的電抗器分為干式電抗器和油浸式電抗器。由于大多數(shù)油浸式電抗器套管CT的存在，兩種向量測試方法也不同。

三相電流與三相電壓之間的尺寸和角度差，電抗器為感性負荷，電流滯后電壓90度。

油浸式電抗器在干式電抗器電流電壓的基礎上配備了兩個套管CT。這兩個套管CT分布在電抗器的前端和后端。兩組CT的極性偏離了電抗器的差流接線，可以快速有效地反映電抗器內(nèi)部的繞組故障。在測量過程中，應分別測量首端套管和尾端套管的電流幅度和相位差。由于差流計算采用一次電流值之間的差值進行比較，因此在測試分析中需要將其轉(zhuǎn)換為一次值。同時，對于保護裝置，可能沒有輸入兩側(cè)的變比。例如，北京四方的電抗器保護只有高低壓側(cè)的電流變比系數(shù)。在固定值固定時，變比表中可能沒有此項，因此需要根據(jù)實際情況反饋正確固定值，以防止啟動時差流導致跳閘。

2.3斷路器保護。

斷路器保護向量測試相對簡單，僅測試三相電流與三相電壓之間的尺寸和角差。由于斷路器保護同時關閉，需要檢查母線電壓和間隔電壓的尺寸和相位差。

2.4線路保護。

線路保護測量方法較多，可根據(jù)現(xiàn)場啟動方案逐步完成測試。如果線路較長，則可以利用線路的容量特性來完成向量測試。此時，可以記錄線路電壓的大小和相位關系。線路差動保護只有在對側(cè)變電站負荷運行或線路閉環(huán)時才能完成差流記錄。此時，應注意兩側(cè)線路保護變比的一致性。一些制造商（山東魯能）生產(chǎn)的保護裝置需要確定變比系數(shù)。如果變比系數(shù)正確錯誤，線路差流將無法平衡。

2.5母差保護。

母差保護向量測試在現(xiàn)場實際測試過程中分步完成，電壓測量在線路空充母線時完成。為了驗證電壓的正確性，可以與線路電壓進行驗證。如果變電站在線路空充電時運行，則可以進行向量測試。此時，以母線電壓為基準，因為智能站開發(fā)了與線路保護公用相同的繞組。繞組向量測試已在線路保護向量測試中完成。只需比較母差保護與線路保護尺寸是否一致，母差保護是否存在差流。500kV母線保護只需檢查與斷路器保護值一致且無差流。如果新建變電站，母線沖擊本側(cè)母線后，母線沖擊另一母線。此時，完成電壓測量和驗證，然后使用另一條線沖擊到另一側(cè)。此時，使用該線路的容性負荷完成向量測試。如果容性負荷不足以完成向量負荷，則需要設置一個非常重要的基準變比設置在母差保護中，僅用于二次值查看，不影響差流計算。

2.6主變保護。

超高壓變電站的主要變壓器大多為三個分散布局，也有少量的三相共體變壓器。三相共體變壓器的低壓側(cè)在變壓器內(nèi)部完成了星角轉(zhuǎn)換，三相分散變壓器的低壓側(cè)升高座電流回路需要在二次繞組側(cè)人工完成星三角轉(zhuǎn)換。隨著保護裝置技術的發(fā)展，新變電站的主變電站具有星三角轉(zhuǎn)換功能，不需要將低壓側(cè)升高座電流轉(zhuǎn)換為星三角進入主變電站保護。

超高壓變電站啟動時，一般采用中壓側(cè)沖擊主變。此時，可以測試高壓側(cè)設備的絕緣耐受性，防止高壓側(cè)設備故障導致500kV電網(wǎng)故障。主變?nèi)齻?cè)電壓向量試驗可在中壓側(cè)空充主變后完成。同時，主變中壓側(cè)電壓應與母線電壓相同。電壓試驗結果分析正確后，進行低壓側(cè)負荷試驗。此時，可完成主變中低壓側(cè)間隔CT、升高座CT和主變中性點CT向量試驗。中壓側(cè)沖擊主變試驗完成后，進行高壓側(cè)沖擊主變試驗，完成高壓側(cè)間隔CT和升高座CT帶負荷試驗。各側(cè)電流測量完成后，檢查主變試驗保護裝置是否有差流。由于500kV及以上主變試驗保護差動保護不僅有縱差保護，還有分相差、分側(cè)差、零序差和低壓側(cè)社區(qū)差，檢查是否正常無差流。

3.分析幾種常見的向量測試狀態(tài)及相應的六角圖。

3.1線啟動向量分析。

大多數(shù)線路開關CT可以在空氣充電線路中完成向量測試。原理是大回路輸電線路可以等效為電容，此時空氣充電線路相當于容量負荷。當線路足夠長時，等效電容量足夠大時，可以滿足向量測試的需要。線路保護向量測試可在本側(cè)開關沖擊線路后進行。由于線路為容性負荷，向量測試結果應為電流超前電壓90°。在500kV楚城變啟動過程中，實際測量基于線路電壓互感器二次側(cè)A相電壓，并逐個測試電流繞組。測試結果（僅以線路保護A套為典型列表）如下表所示，表顯示實際測試結果與預測結果一致。由于負荷特性與線路一致，電容器間隔啟動向量保護六角圖模型一致。

從向量圖可以清楚地發(fā)現(xiàn)，電流明顯提前90°，A→B→C順時針旋轉(zhuǎn)，理論與實際測試一致，因此可以判斷測試結果是否合格。對于500kV變電站3/2的接線方式，線路保護向量測試應分兩次進行，一次是帶負荷向量測試和中開關帶負荷向量測試。

3.2電抗器啟動向量分析。

以油浸式電抗器為例，油浸式電抗器間隔共有三組電流互感器：間隔電流互感器、第一個升降座互感器和最后一個升降座互感器。其中，電抗器的極性應滿足差動保護的要求。以間隔CT為基準，電流互感器P1端一次指向母線，電抗器電流互感器的極性與間隔電流互感器一致，尾部電流互感器的極性與間隔電流互感器的極性相反。此時，首端和尾部的電流互感器極性應指向套管，偏離電抗器本體，當電流通過電抗器本體時，兩側(cè)的電流矢量為零。電抗器間隔CT和首端升降座CT向量圖如下圖4所示，尾部升降座CT向量圖如圖5所示。