用六角圖檢驗變壓器差動保護回路接線正誤的方法研究

劉增輝 丁 鑑

（云南錫業集團設備能源處，云南 個舊661000）

0 引言

大型變壓器是企業的咽喉設備，一旦發生故障將導致大面積停電，會給企業造成不可估量的損失。因此，確保變壓器安全運行，防止變壓器差動保護誤動作，是電氣工作人員的重要任務。

為了驗證變壓器差動保護電流回路接線的正確性，防止由于接線錯誤和回路斷線等原因造成差動保護誤動作致使變壓器停電事故，可以通過測量變壓器差動保護回路的六角圖，來驗證差動保護電流回路的接線正確性。用六角圖來判斷變壓器差動保護接線正確的方法一般有2種，即功率表法和相位表法。本文主要介紹功率表法。

1 基本原理

在復數坐標系統中的任何相量 ，只要知道 在復數坐標系統中任何2個交軸上的垂直投影，就可以決定 的位置，例如已知相量在直角坐標軸系統中對x、y軸垂直投影Ax、Ay，則相量的位置便由Ax、Ay決定，如圖1所示。兩坐標軸可以是直角也可以是任意角。在三相交流系統中，采用坐標系統為120°的三相系統較為方便，一般采用三相系統三相線電壓作為電流相量的基準值，如圖2所示。

圖1 電流在復數坐標上的投影

圖2 功率在對稱電壓坐標上的投影

電流相量 在電壓上的投影可以用功率表測量。因為功率表所得的功率P＝UI cosφ，如果是電流U相量在電壓UV相量上的投影，則其功率表PUV－U為：

當PUV－U及不變時，電流的軌跡為電壓相量的起始點開始，沿電壓相量取PUV－U的長度垂直直線上。

其中，φ1、φ2、φ3分別為與、之間的相角差，因為在三相對稱電壓系統中＝＝，且為同一個電流，所以3個功率表的讀數PUV－U、PVW－U、PWU－U在三相電壓相量上的投影軸上的垂線必交于一點，則三垂線交點與三相電壓系統坐標O點之連線即為電流相量位置，如圖2所示。

同樣 通 過 測 量 PUV－V、PVW－V、PWU－V，PUV－W、PVW－W、PWU－W，可決定電流相量位置。

若用同一個電流依次將坐標軸的3個電壓接至功率表，則3個讀數的代數和為0則說明功率表之讀數正確，可以用來判斷測量接線及功率表讀數是否正確。

2 應用方法

2.1 方法和步驟

用六角圖來判斷變壓器差動保護接線正誤的方法，可在變壓器運行情況下或停電情況下進行。在變壓器停運情況下需要用三相自耦調壓器供給變壓器試驗電源，這種方法較麻煩，因此一般是在變壓器運行情況下進行。檢查前必須先用相序表檢驗來自與變壓器同一母線的電壓互感器二次側電壓須是正相序，否則應調整。按圖3接線，在電流回路中要串聯一只電流表監視電流是否接通。然后將高壓側差動用電流互感器二次側電流IU接至功率表，同時分別取來自與變壓器同一母線的電壓互感器二次側電壓UUV、UVW、UWU，通過功率表讀數可得到PUV－U、PVW－U、PWU－U3個功率值。根據測量結果可作出二次電流向量圖。以U為例，畫出3個大小相等相位差為120°的電壓相量并按比例畫出分別對、的功率PUV－U、PVW－U、PWU－U并作相應的垂線，三垂線就交于一點，便可得出電流相量圖。

圖3 功率表法接線圖

在變壓器低壓側用同樣的方法測量差動保護用電流互感器二次側電流分別對（仍取高壓側電壓）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。通過作圖分析與與與相位差是否接近180°，其誤差角不大于5°，則認為該變壓器差動保護電流回路接線是正確的。

2.2 實測例子

（1）2010年6月，用六角圖功率表法對我公司火谷都35 k V變電站一臺新安裝的3 150 k VA變壓器差動保護回路接線是否正確進行檢查，用上述方法得出測量數據如表1所示，再通過表1數值按一定比例得到六角圖，如圖4所示，從圖4可知變壓器差動保護接線正確。

表1 功率表測量值

圖4 3 150 k VA變壓器差動保護回路六角圖

（2）2010年12月我公司鋅業廠35 k V變電站一臺4 000 k VA變壓器在檢修工作中對該變壓器差動保護用電流互感器進行了更換，更換后變壓器投入運行時差動保護出現誤動，在現場用功率表法得到表2測量值，通過測量值得到六角圖，如圖5所示，從圖5可知變壓器差動保護接線錯誤。

表2 功率表測量值

圖5 4 000 k VA變壓器差動保護回路六角圖

2.3 根據六角圖判斷變壓器差動保護接線的正確性

根據功率表測得值作出六角圖后，還應根據六角圖對變壓器差動保護接線的正確性作出判斷，正確的接線所測繪的六角圖應符合以下標準：

（3）對于兩線圈變壓器差動保護，根據六角圖所示得到的兩組三相電流相量，各對應相電流的相位差為180°，反之則可能是兩組電流互感器之對應極性接錯；對于三線圈變壓器，其中兩側電流的相量和應與第三側相差180°，則說明接線是正確的。如測出兩側同相，則說明極性接反了，改變一側電流互感器極性接線即可。

2.4 注意事項

由于繪制六角圖的檢查工作是在變壓器運行狀態下進行，用功率表法時測量接線須拆動差動保護回路接線易造成人為失誤，所以測繪六角圖時應注意以下事項：

（1）測量前應核對電流互感器相序的正確性及確定合適的工作位置（一般宜在保護屏處測量），注意測量所用電流、電壓互感器端子線標上的相別；

（2）測量前應檢查變壓器負荷電流應在10%額定電流以上，且負荷電流應穩定或變化較少；

（3）用功率表測量時，電流回路中需串接電流表，應嚴防電流互感器開路；

（4）用功率表法時應注意功率表的接性。

3 結語

差動保護是根據被保護設備兩側電流互感器差流的大小而動作的。由于變壓器一、二次側電流大小和相位均不相同，以及變壓器投入運行時會產生5～8倍于額定電流的勵磁涌流等特殊情況，因此使得變壓器的差動保護較之線路和其他設備的差動保護要復雜得多。若接線一處有誤，保護都將會動作。為了防止接線錯誤，特別是電流互感器相別接錯、極性接反等，必須檢查差動接線的正確性。在檢查方法中，六角圖是判斷檢查差動保護接線正確性的一種有效方法，在整個檢查接線工作中最為重要。另外，六角圖法還可以用來判斷電能表接線是否正確等。因此，應掌握六角圖法以便用它來分析解決電氣工作中的許多技術問題，從而提高我們分析問題和解決問題的能力。

［1］高汝武，毛幸遠.繼電保護調試技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2005

［2］倪紅葉，葉果.六角圖法檢測變壓器差動保護接線的正確性［J］.重慶工業高等專科學校學報，2001（3）