劉增輝 丁 鑑

（云南錫業(yè)集團(tuán)設(shè)備能源處，云南 個(gè)舊661000）

0 引言

大型變壓器是企業(yè)的咽喉設(shè)備，一旦發(fā)生故障將導(dǎo)致大面積停電，會(huì)給企業(yè)造成不可估量的損失。因此，確保變壓器安全運(yùn)行，防止變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，是電氣工作人員的重要任務(wù)。

為了驗(yàn)證變壓器差動(dòng)保護(hù)電流回路接線的正確性，防止由于接線錯(cuò)誤和回路斷線等原因造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作致使變壓器停電事故，可以通過測量變壓器差動(dòng)保護(hù)回路的六角圖，來驗(yàn)證差動(dòng)保護(hù)電流回路的接線正確性。用六角圖來判斷變壓器差動(dòng)保護(hù)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(fù)數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)中的任何相量 ，只要知道 在復(fù)數(shù)坐標(biāo)系統(tǒng)中任何2個(gè)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(biāo)軸系統(tǒng)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(biāo)軸可以是直角也可以是任意角。在三相交流系統(tǒng)中，采用坐標(biāo)系統(tǒng)為120°的三相系統(tǒng)較為方便，一般采用三相系統(tǒng)三相線電壓作為電流相量的基準(zhǔn)值，如圖2所示。

圖1 電流在復(fù)數(shù)坐標(biāo)上的投影

圖2 功率在對稱電壓坐標(biāo)上的投影

電流相量 在電壓上的投影可以用功率表測量。因?yàn)楣β时硭玫墓β蔖＝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(dāng)PUV－U及不變時(shí)，電流的軌跡為電壓相量的起始點(diǎn)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?yàn)樵谌鄬ΨQ電壓系統(tǒng)中＝＝，且為同一個(gè)電流，所以3個(gè)功率表的讀數(shù)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(diǎn)，則三垂線交點(diǎn)與三相電壓系統(tǒng)坐標(biāo)O點(diǎn)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(gè)電流依次將坐標(biāo)軸的3個(gè)電壓接至功率表，則3個(gè)讀數(shù)的代數(shù)和為0則說明功率表之讀數(shù)正確，可以用來判斷測量接線及功率表讀數(shù)是否正確。

2 應(yīng)用方法

2.1 方法和步驟

用六角圖來判斷變壓器差動(dòng)保護(hù)接線正誤的方法，可在變壓器運(yùn)行情況下或停電情況下進(jìn)行。在變壓器停運(yùn)情況下需要用三相自耦調(diào)壓器供給變壓器試驗(yàn)電源，這種方法較麻煩，因此一般是在變壓器運(yùn)行情況下進(jìn)行。檢查前必須先用相序表檢驗(yàn)來自與變壓器同一母線的電壓互感器二次側(cè)電壓須是正相序，否則應(yīng)調(diào)整。按圖3接線，在電流回路中要串聯(lián)一只電流表監(jiān)視電流是否接通。然后將高壓側(cè)差動(dòng)用電流互感器二次側(cè)電流IU接至功率表，同時(shí)分別取來自與變壓器同一母線的電壓互感器二次側(cè)電壓UUV、UVW、UWU，通過功率表讀數(shù)可得到PUV－U、PVW－U、PWU－U3個(gè)功率值。根據(jù)測量結(jié)果可作出二次電流向量圖。以U為例，畫出3個(gè)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(yīng)的垂線，三垂線就交于一點(diǎn)，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(cè)用同樣的方法測量差動(dòng)保護(hù)用電流互感器二次側(cè)電流分別對（仍取高壓側(cè)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(rèn)為該變壓器差動(dòng)保護(hù)電流回路接線是正確的。

2.2 實(shí)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(tái)新安裝的3 150 k VA變壓器差動(dòng)保護(hù)回路接線是否正確進(jìn)行檢查，用上述方法得出測量數(shù)據(jù)如表1所示，再通過表1數(shù)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(dòng)保護(hù)接線正確。

表1 功率表測量值

圖4 3 150 k VA變壓器差動(dòng)保護(hù)回路六角圖

（2）2010年12月我公司鋅業(yè)廠35 k V變電站一臺(tái)4 000 k VA變壓器在檢修工作中對該變壓器差動(dòng)保護(hù)用電流互感器進(jìn)行了更換，更換后變壓器投入運(yùn)行時(shí)差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)，在現(xiàn)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(dòng)保護(hù)接線錯(cuò)誤。

表2 功率表測量值

圖5 4 000 k VA變壓器差動(dòng)保護(hù)回路六角圖

2.3 根據(jù)六角圖判斷變壓器差動(dòng)保護(hù)接線的正確性

根據(jù)功率表測得值作出六角圖后，還應(yīng)根據(jù)六角圖對變壓器差動(dòng)保護(hù)接線的正確性作出判斷，正確的接線所測繪的六角圖應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：

（3）對于兩線圈變壓器差動(dòng)保護(hù)，根據(jù)六角圖所示得到的兩組三相電流相量，各對應(yīng)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(yīng)極性接錯(cuò)；對于三線圈變壓器，其中兩側(cè)電流的相量和應(yīng)與第三側(cè)相差180°，則說明接線是正確的。如測出兩側(cè)同相，則說明極性接反了，改變一側(cè)電流互感器極性接線即可。

2.4 注意事項(xiàng)

由于繪制六角圖的檢查工作是在變壓器運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行，用功率表法時(shí)測量接線須拆動(dòng)差動(dòng)保護(hù)回路接線易造成人為失誤，所以測繪六角圖時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）測量前應(yīng)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(hù)屏處測量），注意測量所用電流、電壓互感器端子線標(biāo)上的相別；

（2）測量前應(yīng)檢查變壓器負(fù)荷電流應(yīng)在10%額定電流以上，且負(fù)荷電流應(yīng)穩(wěn)定或變化較少；

（3）用功率表測量時(shí)，電流回路中需串接電流表，應(yīng)嚴(yán)防電流互感器開路；

（4）用功率表法時(shí)應(yīng)注意功率表的接性。

3 結(jié)語

差動(dòng)保護(hù)是根據(jù)被保護(hù)設(shè)備兩側(cè)電流互感器差流的大小而動(dòng)作的。由于變壓器一、二次側(cè)電流大小和相位均不相同，以及變壓器投入運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生5～8倍于額定電流的勵(lì)磁涌流等特殊情況，因此使得變壓器的差動(dòng)保護(hù)較之線路和其他設(shè)備的差動(dòng)保護(hù)要復(fù)雜得多。若接線一處有誤，保護(hù)都將會(huì)動(dòng)作。為了防止接線錯(cuò)誤，特別是電流互感器相別接錯(cuò)、極性接反等，必須檢查差動(dòng)接線的正確性。在檢查方法中，六角圖是判斷檢查差動(dòng)保護(hù)接線正確性的一種有效方法，在整個(gè)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(yīng)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(shù)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(yuǎn).繼電保護(hù)調(diào)試技術(shù)［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(dòng)保護(hù)接線的正確性［J］.重慶工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2001（3）