CN101251569A - 电气二次交流回路检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气二次交流回路检测方法，在发电厂机组启动前投入低压短路点或短路小车，在升压站高压侧加三相380V电压，利用变压器和发电机的阻抗形成回路，通过电流检测仪器对电流幅值、相位进行测量，提前检查极性和变比，测量出发电机差动等所有电流保护方向。在中性点未连接时，在高厂变低压侧做短路点，将三相380V电压加在发电机中性点侧，可对发电机交流回路进行全面检查；将三相380V电压变为一相或两相，可对零序回路进行全面检查。利用上述检测方法，可以在送电前检查发变组所有CT、PT回路，提前检验所有发变组保护方向，节约时间和燃油，经济、环保、安全。本发明可实现对变电站的变压器、母差保护等二次回路的检验。

Description

电气二次交流回路检测方法

技术领域：

本发明涉及一种电力***继电保护及其相关二次***，尤其是一种电气二次交流回路检测方法。

背景技术：

近年来，电厂、变电站改造较多，并且新建了大量变电站，设备二次回路缺陷已经成为电网安全供电的重要威胁。尤其是随着社会用电量的迅猛增加，变电站设备停电困难，新上线路及轻负荷线路的继电保护方向校验问题成为突出矛盾，如设备二次回路存在缺陷，将对电网安全构成较大考验。在以往的变电站交流回路调试过程中，由于没有理想的交流回路检测技术，二次回路调试工作只能依靠工作人员对每一条电缆、每一根接线进行手动检测，不但工作量繁重，需要工作人员具有丰富的现场工作经验，极大地浪费了人力、物力，而且由于现场工作条件的限制，工作人员不可能保证每条接线都能检测到，所遗留缺陷只能在日后设备运行过程中发现、解决。有不少发电厂、变电站已经出现过若干次在设备一次***无故障、或***外故障保护动作情况。如母差CT极性接反，在轻负荷下难以发现，但在区外故障时发生误动。在我们从事的送电及电气试验工作中，已经经历了超过15次的二次交流回路接线错误或CT、PT极性错误，甚至还发生过变比错误的情况，出现这种情况后，轻则使送电时间延长，严重则会造成保护误动或被迫整改而使送电时间变更，从而造成极大的影响。

国内检查方法：

国内送电前通常的检查是先用万用表检查交流回路根部到装置的接线，再用干电池和毫安电流表检查保护所用电流的极性是否与装置一致，最后是整个回路的通电试验。

第一种如图1所示，在保护柜上断开电流连片LP1，连片LP1两端加电流1A，在CT根部二次出线端子S1、S2上并联一交流电流表，由于CT二次交流阻抗很大，所以电流将通过电流表构成回路，此时电流表若指示大约1A，表示整个电流回路没有开路，连接良好，反之则有问题，需查明。这种方法的缺点是不能通过通电看出回路的极性。

第二种如图2所示，这种方法与第一种的区别在于电流表不是两端并联在CT根部二次出线端子S1、S2上，而仅仅一端接于CT根部二次出线端子，另一端直接接在大地上。由于保护柜上面的电流公共端N已经接地，所以电流将在流过电流表后，直接通过大地和保护柜构成回路。断开连片LP1，连片LP1两端加电流1A，电流表的一端分别接一次S1、S2端子，接哪一个端子电流表显示1A则表示该端子为出线端。这种方法不仅能够说明回路通，还能判断极性是否正确。但差动回路至少由两路CT回路组成，多者能达到5路CT回路，用这种方法只能检查一路的回路正确性，然后经过技术人员的判断才能确定整个差动极性是否正确。不是站在***的高度看问题，不够直观，而且对变比的错误也检查不出来。

发明内容：

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种操作方便，在送电前检测变比和极性，验证交流回路的正确性的电气二次交流回路检测方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：在电厂机组启动前投入低压短路点或短路小车，在升压站开关高压侧加三相380V电压，利用变压器和发电机的阻抗，形成完整电流回路，在电气二次CT回路上检测出小电流信号，利用钳型相位表电流检测仪器，对电流幅值、相位进行测量比较，检查正确与否，从而提前检查整个***CT的极性和变比，同时能测量出发电机差动保护、发变组差动、高厂变差动、励磁变、主变差动保护方向，实现对所有电流回路的检查。

在发电机中性点未连接时，将三相380V电压加在发电机中性点侧，在高厂变低压侧开关柜处用短路小车做短路点，利用发电机和厂变的阻抗，形成完整电路，对发电机及所有厂变的交流回路进行全面检查，由于发电机额定电压通常比较低，一次额定值在13.5-22kV，在PT二次实测的电压则在1.35-2V，电流在30mA以上，用普通的表记即可测量出电压、电流的幅值和相位，通过比较电压、电流之间的相位和幅值，在送电前检查带方向保护的失磁、低阻抗、逆功率、失步保护，或者检验电度表、变送器、录波器回路，实现对发电机、高厂变***所有带方向保护的检查。

将所加三相380V电压变为一相或两相，则相当于模拟了***不对称故障情况，在保护二次回路的零序回路中会有相应电压电流产生，核对零序回路幅值和实际所加，可以检验零序回路的正确性，实现了在送电前对零序回路的全面检查。

国外大公司特别重视带负荷校验保护，利用本发明的技术方案，在无负荷或轻负荷状况下利用测量到的微弱电流电压信号进行***检验，在送电前提前校验母线差动、变压器差动、失磁、阻抗等重要保护，使这些重要保护在送电前就投入运行，保证回路及极性的正确性，从而使变电站带方向保护不必投运后因回路问题停电修改接线，仅此一项每次便可节省数十万元停电损失。利用这种检测方法，不仅完全满足发达国家对交流回路检测的高要求，还可以检测国外方案不具备的阻抗、失磁等带方向保护的方向，同时节约大量的时间和燃油，经济、环保、安全。在潍坊发发电有限公司的#4机组的电气总启动试验中，仅用5个小时就完成了670MW机组的启动试验，且回路全部正确。

该技术具有广泛的应用前景，可应用于变电站、发电厂电气交流二次回路检测。

该检测方法优点：

1、利用该检测方法可提前检验变电站、发电厂所有的交流回路，保证CT变比及极性的正确性，从而避免变电站交流回路错误，避免带方向保护错误接线后再停电修改接线，仅此一项每次便可节省数十万元或百万停电损失，还可以解决长期困扰生产运行的轻负荷线路母差保护、变压器保护方向测量问题，从而保证供电可靠性。

2、有效避免带负荷试验过程中CT开路，危及人身安全的事故发生。

3、保证在无负荷状况下进行***检验，在送电前提前校验差动、失磁、失步、阻抗等重要保护，可使这些重要保护在送电前就投入运行，从而可以改变以往送电前必须要退方向保护的传统。

4、使用该检测方法，可以改变几十年来一成不变的总启动电气试验试验内容，使大量测量工作提前到启动前进行，从而节约大量的测量时间和能源，将十几个小时的试验时间缩短至6个小时左右，从而节约几十吨燃油。

5、实现空负荷下对单项接地故障的校验。以往，单项故障的校验工作只有在单相短路时才能得到正确校验，我们无法用一次电量检查到零序CT回路和PT的开口三角电压回路，目前国内的试验方案无法模拟实际情况校验单相接地故障，这为以后带电运行留下了事故隐患。在电网运行中曾出现过零序回路接线错误引起保护的误动与拒动，我们将三相电压仅加一相就可以在送电前对零序回路进行校验，这在带负荷运行中是不可能做到的。

附图说明：

图1是国内在送电前第一种检测方法；

图2是国内在送电前第二种检测方法；

图3是电厂一次***接线图；

图4是变压器检测试验示意图；

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本技术方案适用于变电站和电厂的交流回路检测，下面结合图3简单比较电厂机组电气总启动试验国外、国内原方案和本发明采用的技术方案的优缺点。其中，电厂发变组***中包括发电机、主变、厂用变、励磁变、升压站部分以及相应的开关、刀闸、CT等部分，约有170个CT回路，600多个节点。

原中方方案：汽机稳定在3000转/分后，利用短路点K1，开始做发变组短路试验。手动增磁，电流升至1400A(二次0.1A)后，检查各CT回路无开路现象。继续增磁，发电机升到额定值11327A(二次0.81A)后，再减磁，调节过程中记录三相定子电流值Ia、Ib、Ic、转子电压值UL及励磁机励磁电压和电流值。

测试完成发变组短路特性曲线后，保持短路点K1不变，使发电机电流升到2800A(二次0.2A)，分别测量有关各电流回路的相位及幅值，以验证发电机及主变CT回路的完好性。同时测试发电机差动保护的六角相量图。

上述测试完毕，保持短路点K1不变，再投入6KV厂变A、B分支短路点K2、K3，分别测量高厂变高低压侧各电流回路的相位及幅值，以验证厂变CT回路的完好性。同时测试发变组差动、主变差动和高厂变差动保护的六角相量图。然后拆除短路点后进行空载试验和电压检查。

德国方案及双方主要异议：

设置短路点的问题：

a.中方设三个短路点，即图3中K1、K2、K3；外方设8个，其中K1～K3为三相短路点，与中方方案相同，德方另外设了K4～K8五个单相短路点。中方不设单相接地短路点，德方要求做单相接地短路试验，以检查相关接地保护。单项故障的校验工作只有在单相短路时才能得到正确校验，国内的试验方案无法模拟实际情况校验单相接地故障，无法用一次电量检查到零序CT回路和PT的开口三角电压回路，为以后带电运行留下了事故隐患。

b.在检查CT的极性时，中方同时投入3个短路点，而外方要求短路点的投入必须逐个进行。外方认为短路点应逐个投入，其原因主要是同时投入多个短路点时，所有的CT回路将同时投入运行，由于回路多，试验人员可能来不及检查到某个CT的开路，造成该CT较长时间开路，会烧坏该CT，对人员和设施有一定影响。

同样的问题，我们在同英国的工程师合作时也遇到了，英国的方法和德国很相似，用他们的试验方法，一台机组的电气试验需要一周左右。在广东惠州的五台机的电气试验中，他们分别用了3-14天的时间，经了解3天是很快的时间了。

两种方案的分析与比较：

通过以上两种方案的讨论，我们可以发现外方的方案比中方的要费时的多。如果依照中方的方案进行，电气试验一般在十几小时内完成。而外方需用一周左右时间，每天做完试验后汽机要打闸停机，第二天重新冲转，费时费力，且势必造成大量的油耗，以当今常见的600MW机组为例，需多消耗上百吨燃油。

从经济方面考虑，中方的传统做法比较好。从技术层面考虑，外方的方案无疑考虑的更具体，全面、可靠。

日本的做法：

作为我们近邻的日本，由于资源的缺乏，他们比欧洲人更加重视时间和燃油的节省，所以日本人重视送电前的检查工作，力争模拟实际情况对回路进行检查。日本三菱公司除了常规的检查工作外，还要采用外加电源的方式对发电机的交流回路进行了检查，具体方法如下：

以相同方向分别在三相CT上环绕10圈绕线，以CT中性点侧为进线，发电机出口侧为出线，用保护测试仪加A相电流10A，这样等于在CT一次侧加10×10＝100A电流，在中性点PT上加A相电压50V且与A相电流相差为0度，作为基准值。通电后，在仪器输出端做相角检查，检查无误后在就地和继电器室进行二次测量，与发电机参数实际变比及基准相角进行比较。PT变比及极性检查：取下PT一次保险，分别在几组PT保险下口加A、B、C三相电压，在中性点PT上加A、B相电压，且与发电机PT处A、B相电压同相位，作为基准值。通电后，在仪器输出端做相角检查，检查无误后在就地和继电器室进行测量。依次在保护屏和监控屏进行数值及相角测量，与变比及基准相角进行比较。用这种方法对PT和CT的变比和极性进行检查。

日本工程师在送电前一次加量对发电机进行检查，提前检查电压和电流回路，检查两者之间的相角关系，从而提前判断失磁、阻抗等保护的方向，可以提前发现回路中隐藏的错误，体现了其严谨的工作态度，但这种办法仅对发电机的交流回路检查有效，对变压器组及变电站的回路检查没有太大帮助，有其局限性，因此不具有很大的推广价值。

本发明技术方案：电厂发变组***中包括发电机、主变、厂用变、励磁变、升压站部分以及相应的开关、刀闸、CT等部分，约有170个CT回路，600多个节点。在汽机启动前投入厂变(图3中k2、k3处)或励磁变的低压短路点，在升压站开关高压侧加三相380V电压(图3中k1处)，利用变压器和发电机的阻抗，形成完整电流回路，在电气二次CT回路上会检测出小电流信号，利用高精度钳型相位表等电流检测仪器，对电流幅值、相位进行测量，从而提前检查整个***CT的极性和变比，而且能测量出发电机差动保护、发变组差动、高厂变差动、励磁变、主变差动等保护方向，实现对差动回路等所有电流回路的检查。

同样的原理，在发电机中性点未连接时，将三相380V电压加在发电机中性点侧(图3中1G-1刀闸处)，在高厂变低压侧开关柜处用短路小车做短路点(图3中k2、k3处)，这样可以对发电机及所有厂变的交流回路进行全面检查，由于发电机额定电压通常比较低，一般一次额定值在13.5-22kV上下，在PT二次实测的电压则在1.35-2V，电流一般在30mA以上，在保护装置内即可监测出方向保护极性。用普通的表记也可测量出电压、电流的幅值和相位，通过比较电压、电流之间的相位和幅值，可以在送电前检查失磁、低阻抗、逆功率、失步保护等带方向保护，也可以检验电度表、变送器、录波器回路，实现对发电机、高厂变***所有带方向保护的检查。

将上述两种方法中所加三相380V电压变为一相或两相，则相当于模拟了***不对称故障情况，如两相接地或单相接地故障，在保护等二次回路的零序回路中会有相应电压电流产生，核对零序回路幅值和实际所加，可以检验零序回路的正确性，实现了在送电前对零序回路的全面检查，解决了国内试验方案缺少有效测量零序回路方法的问题；且不用向国外方案要求加装短路排，省时省力，节约能源。

如果要检查升压站或变电站母差回路，将加压地点改到线路开关侧，短接主变压器低压侧，则可以检查升压站或变电站的母差回路、尤其是容易出错的母联回路。

利用上述方法，不仅可以满足发达国家对交流回路检测的高要求，而且在机组启动前可以完成对差动、阻抗、失磁等所有带方向保护的检查，保证了在机组启动中节约大量的时间和燃油，经济、环保、安全，这是上述国内外试验方案所不具备的优势。在潍坊发电有限公司的#4机组的电气总启动试验中，我们运用新检测技术，仅用5个小时就完成了670MW机组的启动试验，且回路全部正确，我们认为这是全国乃至世界最快速度。

实施例2：为更好理解本试验方案，下面我们简化***，去除发电机、高厂变、励磁变、升压站等设备，仅以一台理想变压器的通电试验为例进行说明其原理。试验接线如图4所示。

变压器参数如下，容量6000kVA，变比20000/1000V，短路阻抗10％，高压侧CT变比300/1A，低压侧变比5000/1A，接线方式Y，d-11。

试验前先将变压器低压侧三相可靠短接，在变压器高压侧接一足够截面电缆到380V电源盘，然后检查各CT端子的连接片，保证CT二次回路没有开路。在检查好以后，合上380V电源开关，此时变压器高压侧加有380V电压，变压器内部将产生短路电流。从保护装置上观察变压器各侧电流大小和相位，以及和流、差流的大小，并与计算值比较应该基本相等，且差动保护不应该动作，满足这些条件就说明整个变压器差动等CT回路完全正确。

高压侧额定电流 $\mathrm{Ihe}=6000/20/\sqrt{3}=173A$

低压侧额定电流 $\mathrm{Ile}=6000/1/\sqrt{3}=3464A$

高压侧加380V，低压侧短路时各侧的短路电流值如下：

高压侧一次短路电流

Ihd1＝173/0.1/(20000/380)＝33A

低压侧一次短路电流

Ild1＝33×20000/1000＝660A

折算到二次电流为

高压侧二次短路电流    Ihd2＝33/300＝0.11A

低压侧二次短路电流    Ild2＝660/5000＝0.13A

在通电时，由于高低压侧的电流都在0.1A以上，保护装置能够准确地测量到电流，检查人员根据电流差值可以轻松判断出极性。

这种通电试验方法相比背景技术中的两种检测方法更具有实际性，能够从一次直接检查整个差动电流回路的正确性，虽然在工作前期需要一定时间的准备工作，但整个测量过程既快捷又方便，还能够保证100％的正确性。

Claims (3)

1. 一种电气二次交流回路检测方法，其特征在于：在电厂机组启动前投入低压短路点或短路小车，在升压站开关高压侧加三相380V电压，利用变压器和发电机的阻抗，形成完整电流回路，在电气二次CT回路上检测出小电流信号，利用钳型相位表电流检测仪器，对电流幅值、相位进行测量比较，检查正确与否，从而提前检查整个***CT的极性和变比，同时能测量出发电机差动保护、发变组差动、高厂变差动、励磁变、主变差动保护方向，实现对所有电流回路的检查。

2. 根据权利要求1所述的电气二次交流回路检测方法，其特征在于：在发电机中性点未连接时，将三相380V电压加在发电机中性点侧，在高厂变低压侧开关柜处用短路小车做短路点，利用发电机和厂变的阻抗，形成完整电路，对发电机及所有厂变的交流回路进行全面检查，由于发电机额定电压通常比较低，一次额定值在13.5-22kV，在PT二次实测的电压则在1.35-2V，电流在30mA以上，用普通的表记即可测量出电压、电流的幅值和相位，通过比较电压、电流之间的相位和幅值，在送电前检查带方向保护的失磁、低阻抗、逆功率、失步保护，或者检验电度表、变送器、录波器回路，实现对发电机、高厂变***所有带方向保护的检查。

3. 根据权利要求1或2所述的电气二次交流回路检测方法，其特征在于：将所加三相380V电压变为一相或两相，则相当于模拟了***不对称故障情况，在保护二次回路的零序回路中会有相应电压电流产生，核对零序回路幅值和实际所加，可以检验零序回路的正确性，实现了在送电前对零序回路的全面检查。

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