主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路和方法与流程

本发明涉及一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路和试验方法，并适用于主变压器及高压侧电缆零序差动保护两侧ZCT安装距离较远的情况。

背景技术：

主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC，用作主变压器高压侧Y形绕组和高压侧电缆发生接地故障时的主保护,特别是对于主变压器中性点经电阻接地系统，具有反应接地故障灵敏度高、动作速度快的特点，保护0秒动作于机组全停，即跳开主变压器高压侧GIS断路器、厂总变低压侧开关、发电机磁场开关、关闭汽机主汽门。主变压器及高压侧电缆零序差动保护有两种类型，第一种类型是导引线型零序差动保护，参见图1左边部分，该差动保护装置87GMC由安装于主变压器中性点的第一零序电流互感器ZCT1及二次侧电缆、安装于主变压器高压侧电缆末端GIS断路器（六氟化硫断路器）内的第二零序电流互感器ZCT2及二次侧电缆与安装于电厂侧靠近发电机G的差动保护继电器等构成。另一种类型是光纤差动型零序差动保护装置，参见图2左边部分，该差动保护装置87GMC由二个差动保护装置构成，二个差动保护装置由光纤连接并通讯，第一个差动保护装置由安装于主变压器中性点的第一零序电流互感器ZCT1及二次侧电缆、安装于电厂侧靠近发电机G的差动保护继电器等构成，第二个差动保护装置由安装于主变高压侧电缆末端GIS断路器内的第二零序电流互感器ZCT2及二次侧电缆、安装于变电站侧的差动保护继电器等构成。

主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC的特点是检测流过主变压器高压侧Y形绕组及高压侧电缆中的零序电流，第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2之间距离相对较远。主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC的极性正确与否，直接影响到保护动作的正确性。而零序差动保护装置极性试验，是一个令人困扰的问题，由于发电机G-主变压器MTR机组正常运行时,被保护设备(主变压器及高压侧电缆)一次回路中只有正序电流，不存在零序电流，因而无法用负荷电流来检验零序差动保护装置极性的正确性。然而，如不进行主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性试验，常造成由于零序差动保护装置极性错误而在外部系统发生接地故障时误动作跳机的事故，造成经济损失。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路和方法，该试验电路和方法可准确、方便地进行主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性试验，确保零序差动保护装置极性的正确性，防止区外接地故障时零序差动保护误动作、区内接地故障时零序差动保护拒动作的问题发生。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路，所述主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC通过第一零序电流互感器ZCT1安装于主变压器高压侧Y形绕组中性点引出线，第二零序电流互感器ZCT2安装于主变压器高压侧电缆末端GIS断路器内，主变压器MTR高压侧经高压电缆串接变压器线路闸刀Q9和GIS断路器Q0后并接正母闸刀Q1和副母闸刀Q2；主变压器高压侧Y形绕组中性点引出线串联主变压器中性点接地闸刀QN和电阻R后接于接地网引出线；

所述试验电路还包括检修电源、单相调压器TT、隔离变压器TI、电流表、正母接地闸刀QG1、副母接地闸刀；

所述检修电源接入单相调压器TT输入端，单相调压器TT输出端连接至隔离变压器TI输入端，隔离变压器TI输出一端串接电流表后接于主变压器中性点接地闸刀QN前端、第一零序电流互感器ZCT1后端，隔离变压器TI输出另一端接于接地网引出线；

所述正母闸刀Q1另一端外接电缆后接正母接地闸刀QG1一端，正母接地闸刀QG1另一端接于接地网引出线，副母闸刀Q2另一端外接电缆后接副母接地闸刀，副母接地闸刀另一端接于接地网引出线。

一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验方法，在主变压器及高压侧母线停役状态下，将检修电源接入单相调压器TT输入端，单相调压器TT输出端连接至隔离变压器TI输入端，隔离变压器TI输出一端串接电流表后接于主变压器中性点接地闸刀QN前端、第一零序电流互感器ZCT1后端，隔离变压器TI输出另一端接于接地网引出线；正母接地闸刀QG1一端接于正母闸刀Q1接有的电缆，正母接地闸刀QG1另一端接于接地网引出线，副母接地闸刀一端接于副母闸刀Q2接有的电缆，副母接地闸刀另一端接于接地网引出线；

合上主变压器线路闸刀Q9、GIS断路器Q0、正母闸刀Q1（或副母闸刀Q2）、正母接地闸刀QG1（或副母接地闸刀），主变压器中性点接地闸刀QN保持断开状态；

接通检修电源，调整单相调压器TT，输出电流至合适数值，则形成由检修电源-单相调压器TT-隔离变压器TI-电流表-主变压器高压侧Y形三相绕组-主变压器高压侧电缆-主变压器高压侧线路闸刀Q9-GIS断路器Q0-正母闸刀Q1（或副母闸刀Q2)-正母接地闸刀QG1（或副母接地闸刀）-接地网-大地构成的电流回路,该电流流过了零序差动保护装置87GMC的第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2的一次侧,实现了一次系统外部接地故障时零序电流的模拟，利用该回路电流来试验和检查主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC的极性；

当试验电路通入电流后：检测零序差动保护装置87GMC的第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧输入电流的相位，以所述保护装置87GMC极性端为参考极性，若两者相位相差约180°，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性正确，若两者相位相差约0°，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性接反。

进一步，用嵌形电流相位表从零序差动保护装置87GMC接线端子处检测第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧输入电流的相位。

进一步，从零序差动保护装置87GMC内部检测第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧输入电流的相位。

本发明主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路和方法与现有技术相比，本发明能准确、方便地进行主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性试验，确保零序差动保护装置极性的正确性，防止区外接地故障时零序差动保护误动作、区内接地故障时零序差动保护拒动作的问题发生。

附图说明

图1为本发明主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路示意图（导引线型零序差动保护）；

图2为本发明主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路示意图（光纤差动型零序差动保护）。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1和图2，一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路，所述主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC通过第一零序电流互感器ZCT1安装于主变压器高压侧Y形绕组中性点引出线，第二零序电流互感器ZCT2安装于主变压器高压侧电缆末端GIS断路器Q0内。主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC,反应流过主变压器高压侧Y形绕组和高压侧电缆零序电流而动作。主变压器MTR高压侧经高压电缆串接变压器线路闸刀Q9和GIS断路器Q0后并接正母闸刀Q1和副母闸刀Q2；主变压器高压侧Y形绕组中性点引出线串联主变压器中性点接地闸刀QN和电阻R后接于接地网引出线。

所述试验电路还包括检修电源、单相调压器TT、隔离变压器TI、电流表、正母接地闸刀QG1、副母接地闸刀，所述检修电源（交流220V或380V）接入单相调压器TT输入端，单相调压器TT输出端连接至隔离变压器TI输入端，隔离变压器TI输出一端串接电流表后接于主变压器中性点接地闸刀QN前端、第一零序电流互感器ZCT1后端，隔离变压器TI输出另一端接于接地网引出线。采用调压器，使回路电流可调，采用隔离变压器，使试验电源与一次系统隔离，利用该回路电流来试验和检查主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性的正确性。

所述正母闸刀Q1另一端外接电缆后接正母接地闸刀QG1一端，正母接地闸刀QG1另一端接于接地网引出线，副母闸刀Q2另一端外接电缆后接副母接地闸刀，副母接地闸刀另一端接于接地网引出线。

本发明的试验电路基本原理是: 在主变压器及高压侧母线(正母或副母)停役状态下，从主变压器高压侧Y形绕组中性点接地闸刀QN前端与接地网引出线之间注入一个电流,让该电流流过从主变压器MTR中性点处第一零序电流互感器ZCT1至高压侧电缆末端GIS断路器内第二零序电流互感器ZCT2的一次回路，再经过主变压器高压侧母线三相接地闸刀、接地网、大地构成试验回路。设流过主变压器中性点处第一零序电流互感器ZCT1的电流为I0 ,由于主变压器和高压侧电缆的零序阻抗三相相同，则该电流流进主变压器高压侧Y形绕组及高压侧电缆后,成为三相大小相等、相位相同的电流,每相电流大小为I0/3,再经过主变压器高压侧线路闸刀Q9、GIS断路器Q0、正母闸刀Q1(或副母闸刀Q2)、正母接地闸刀QG1（或副母接地闸刀）后，以I0流入大地,这样就形成了零序电流通路,真实地摸拟了主变压器及高压侧电缆区外接地故障时的情况。由于主变压器采用了Y/Δ-11接线方式,当Y侧绕组流过零序电流时, Δ侧绕组零序电流则形成环路，不会流入发电机G绕组。本发明利用该试验回路电流可以准确地试验和分析主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性的正确性，以确保主变压器及高压侧电缆运行中发生区内接地故障时零序差动保护可靠动作、发生区外接地故障时零序差动保护可靠不动作。

一种主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验方法，是基于主变压器及高压侧电缆零序差动保护极性试验电路。

首先空出主变压器110KV正母(或副母)供本试验用。将检修电源接入单相调压器TT输入端，单相调压器TT输出端连接至隔离变压器TI输入端，隔离变压器TI输出一端串接电流表后接于主变压器中性点接地闸刀QN前端、第一零序电流互感器ZCT1后端，隔离变压器TI输出另一端接于接地网引出线。正母接地闸刀QG1一端接于正母闸刀Q1接有的电缆，正母接地闸刀QG1另一端接于接地网引出线，副母接地闸刀一端接于副母闸刀Q2接有的电缆，副母接地闸刀另一端接于接地网引出线。

然后，合上主变压器线路闸刀Q9、GIS断路器Q0、正母闸刀Q1（或副母闸刀Q2）、正母接地闸刀QG1（或副母接地闸刀（图中未示出）），主变压器中性点接地闸刀QN保持断开状态。

接通交流220V或380V检修电源，调整单相调压器TT，输出电流至适当数值，使第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧电流满足嵌形电流相位表检测要求或零序差动保护装置87GMC检测要求，则形成由检修电源-单相调压器TT-隔离变压器TI-电流表-主变压器高压侧Y形三相绕组—主变压器高压侧电缆—主变压器高压侧线路闸刀Q9—GIS断路器Q0—正母闸刀Q1（或副母闸刀Q2)-正母接地闸刀QG1（或副母接地闸刀）—接地网-大地构成的电流回路,该电流流过了零序差动保护装置87GMC的第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2的一次侧,实现了一次系统外部接地故障时零序电流的模拟，利用该回路电流来试验和检查主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC的极性。

当试验电路通入电流后：（1）对于导引线型零序差动保护装置，参见图1，用嵌形电流相位表从零序差动保护装置87GMC接线端子处检测第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧输入电流的相位，以所述保护装置87GMC极性端(图中带＊端)为参考极性，若两者相位相差约180°，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性正确；若两者相位相差约0°，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性接反。（2）对于光纤差动型零序差动保护装置，参见图2，从零序差动保护装置87GMC内部检测第一零序电流互感器ZCT1和第二零序电流互感器ZCT2二次侧输入电流的相位，检查差动电流、制动电流的大小，若两者输入电流的相位相差约180°、差动电流为零，制动电流不为零(其数值可按保护装置制动电流公式计算)，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性正确；反之,若两者输入电流的相位相差约0°、制动电流为零，差动电流不为零(其数值可按保护装置差动电流公式计算)，则主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性接反。判断出主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性接反后，应更改一侧零序电流互感器ZCT回路接线。

实施例

某厂进口350MW发变组系统，安装了光纤差动型主变压器及高压侧电缆零序差动保护，按本发明的试验电路及试验方法进行主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置极性试验时，参见图2，从主变压器中性点接地闸刀QN前端注入40A电流，从保护装置87GMC内部测得数据见表1：

表1

根据本发明的试验方法，对上述表1试验数据进行分析，可判断出主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性为错误，更改一侧零序电流互感器ZCT回路接线后，再次进行试验，测量数据见表2：

表2

根据本发明的试验方法，对上述表2试验数据进行分析，可判断出主变压器及高压侧电缆零序差动保护装置87GMC极性为正确。

实施例试验时应注意：1.试验中注入电流的大小，应根据保护用零序电流互感器ZCT的变比确定，满足测试仪表及保护装置测试精度的要求即可。2.试验设备的容量，应根据试验时一次回路零序阻抗及注入电流的大小而定，由于主变压器中性点经电阻接地，零序电流互感器ZCT的变比远小于相间短路保护用CT变比，因而一般容量试验设备(单相调压器、隔离变压器)即可满足要求。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。