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[摘要] 电力电缆差动保护用电流互感器分布在电力电缆两端的开关站及变压器套管中，在电力电缆差动保护投产之前需要验证电力电缆差动保护用电流互感器绕组引出极性，而采用常规的一次通流试验方法又受到试验设备容量的限制。采用在变压器冲击的同时测录电力电缆两端的变压器冲击励磁涌流，在获得变压器冲击励磁涌流的同时验证电力电缆差动保护极性的正确性，较为方便地验证电力电缆差动保护的极性，对各种电压等级的电力电缆差动保护极性校验均有参考意义。
[关键词] 电力电缆 差动保护 引出极性 励磁涌流
1.系统简介
某电厂三期2×1000MW工程78号启备变220kV电力电缆差动保护用电流互感器分布在电力电缆两端的220kV开关站及变压器高压侧套管中。启备变电源取自于一期的220kV开关站，每组2台启备变使用1个220kV断路器间隔和1回220kV电力电缆。78号启备变220kV电力电缆采用南瑞继保RCS-931LM型差动保护装置，分别安装在一期220kV开关站继电器室与三期继电器室。因三期继电器室至一期继电器室的距离约为1300米左右，启备变220kV电力电缆差动保护装置装有光口板，采用专用光纤通道方式进行两端信号交换，分别向对侧保护装置传送本侧电流信号，并采用传输跳闸方式，通过RCS-931LM保护装置相互实现远跳。220kV升压站及启备变高压套管侧电流互感器变比均为2000/1A，一次系统单线图如图-1所示：
图1 一次系统单线图
本工程共设置变压器两台，分别为78A启备变及78B启备变，变压器低压侧分支引至厂用辅机电源6.3kV母线段。220kV电力电缆差动保护范围从220kV开关站流变至启备变高压侧套管处，差动保护共有三个电流分支通道，分别为：220kV开关站流变、78A启备变套管流变、78B启备变套管流变。对220kV开关站继电器室侧保护而言，78A启备变套管流变及78B启备变套管流变电流信号通过光纤通讯信号传输；对三期继保室侧保护而言，220kV开关站流变电流信号通过光纤通讯信号传输。启备变铭牌参数如表-1：
表1 启备变参数铭牌
型号 SFFZ10-50/230
额定容量Sn 50/26/26MVA
额定电压Un 230±8*1.25%/6.3-6.3kV
额定电流In 125.5/2382.7/2382.7A
额定频率f 50Hz
阻抗电压Uk 16.7%（穿越运行）
21.2%（半穿越运行）
接线组别 YN/yn12/yn12
2.差动保护极性校验的问题分析
电缆差动保护是将电缆两端所有支路的电流互感器按同名相、规定极性连接到差动回路，它的主要功能是当被保护的电缆发生故障时迅速断开220kV侧断路器及变压器低压侧各分支开关，若电缆范围以外发生故障时电缆差动保护装置可靠制动。由于电缆差动保护动作会导致启备变开关跳闸停电，所以差动保护能否正确动作，事关机组运行安全的重要问题。其中差动保护的极性是影响它能否正确动作的主要因素，差动保护上任一支路电流互感器极性接线错误，都会影响差动保护的正确动作。因此，有必要对差动保护各侧流变的引出极性进行校验。
假定220kV开关站流变、78A启备变套管流变、78B启备变套管流变分别定义为CT1、CT2及CT3，并定义流变二次绕组电流矢量为、及。稳态相差动继电器动作方程如下：
（1）
Φ=A，B，C
ICDΦ为差动电流，ICDΦ＝，即为各侧电流矢量和的幅值；
IRΦ为差动电流，IRΦ＝，即为各侧电流矢量差的幅值；
IH为差动电流高定值（整定值）；
显然，现场要求与取反极性，与取同极性。
在电力电缆差动保护投产之前需要验证电力电缆差动保护用电流互感器绕组引出极性，而采用常规的一次通流试验方法又受到试验设备容量的限制，这是因为变压器低压侧三相短路时（高压侧施加400V电压），高压测一次电流只有：
＝1.22(A)，经流变传变后的二次值i1=1.22/2000=0.00061（A），如此微小的电流值，现场很难实现测录并进行相位分析。如采取此方法获得足够大的电流信号进行相位分析的话，将导致变压器高压侧施加的电源电压很高。
若采取变压器高压侧三相短路（低压侧施加400V电压），变压器低压侧一次电流为：
=713.6(A)，此时变压器高压侧一次电流为：I1=I*6.3/238=18.89(A)，经流变传变后的二次值i1=18.89/2000=0.00944（A），二次电流幅值同样很微小，且试验电源电流幅值较大，对试验电源及仪器提出了更高的要求。
通过上述分析可知，采用常规的变压器三相短路试验方法不能良好地校验差动保护极性，主要因为如下原因：
1）差动保护仪用互感器变比较大，传变后的电流信号幅值较小，导致现场很难通过仪器测录电流信号进行相位分析。
2）变压器的变比较大，同样导致变压器高压侧电流幅值较小。
3）试验仪器容量的限制，导致现场无法获得足够大的电流信号。
4）若通过抬高试验电压将导致变压器高压侧施加一个较高幅值的电压或变压器低压侧产生一个较高幅值的电流，对试验电源及仪器提出很高的要求，且试验风险较大。
因此，需要采用一种既能验证差动保护的极性，又能弥补试验电源或仪器容量限制的方法来校验差动保护的极性。
3.对本工程差动保护极性校验方法的思考与创新
图2 变压器励磁涌流波形图
采用在变压器冲击的同时测录电力电缆两端的变压器冲击励磁涌流，在获得变压器冲击励磁涌流的同时验证电力电缆差动保护极性的正确性，可以较为方便地验证电力电缆差动保护的极性。
根据GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》第7.0.15条规定，“在额定电压下对变压器的冲击合闸试验应进行5次….”，因励磁涌流的数值很大，最大可达8～10In，使得现场具备通过测录变压器冲击励磁涌流来对电缆差动保护极性进行校验的条件。
根据本工程实际情况，采取如下方法来实施测录变压器冲击时的励磁涌流对电缆差动保护极性进行校验。
首先，因选择测录点在220kV开关站继电器室差动保护屏处，从三期继电器室差动保护屏敷设电缆至220kV开关站继电器室差动保护屏处，将78A启备变套管流变、78B启备变套管流变的电流信号引至测录点。
其次，在变压器冲击前，先对电力电缆在额定电压下进行冲击合闸试验(断开启备变侧隔离刀闸)，确保高压电缆冲击运行正常。
再次，在变压器额定电压下冲击的同时，测录、及，通过对测录的励磁涌流进行幅值相位分析，可以较为方便的得知CT1、CT2及CT3差动保护引出极性的正确性。
最后，在得知CT1、CT2及CT3差动保护引出极性正确后，即可将220kV电力电缆差动保护投入运行，变压器冲击时的励磁涌流波形图如图-2所示。
4.结语
通过采用在变压器冲击的同时测录电力电缆两端的变压器冲击励磁涌流，在获得变压器冲击励磁涌流的同时验证电力电缆差动保护极性的正确性的方法，可以较为方便地验证电力电缆差动保护的极性，并可以达到如下成果与效益：
1）突破因试验设备容量的限制而无法进行一次通流试验的难点。
2）在变压器额定电压冲击试验结束后，通过比较分析电力电缆两端励磁涌流的波形与幅值正确后，即可将220kV电力电缆差动保护投入运行，而不需要进行变压器带负荷校验差动保护极性。
3）对电力电缆差动保护极性验证方法进行了创新，不仅突破试验设备容量的限制，而且可以省去变压器带负荷校验电缆差动保护极性的试验程序与启动时间。
4）因新方法不受电压等级的限制，对各种电压等级的电力电缆差动保护极性校验均有参考意义，具有一定的推广性。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心. 电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M]. 北京：中国电力出版社，1999.
作者简介：
钟钢军（1965-），男，大学，工程师，主要从事电力工程建设管理及电气技术工作。
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[关键词] 电力电缆 差动保护 引出极性 励磁涌流
1.系统简介
某电厂三期2×1000MW工程78号启备变220kV电力电缆差动保护用电流互感器分布在电力电缆两端的220kV开关站及变压器高压侧套管中。启备变电源取自于一期的220kV开关站，每组2台启备变使用1个220kV断路器间隔和1回220kV电力电缆。78号启备变220kV电力电缆采用南瑞继保RCS-931LM型差动保护装置，分别安装在一期220kV开关站继电器室与三期继电器室。因三期继电器室至一期继电器室的距离约为1300米左右，启备变220kV电力电缆差动保护装置装有光口板，采用专用光纤通道方式进行两端信号交换，分别向对侧保护装置传送本侧电流信号，并采用传输跳闸方式，通过RCS-931LM保护装置相互实现远跳。220kV升压站及启备变高压套管侧电流互感器变比均为2000/1A，一次系统单线图如图-1所示：
图1 一次系统单线图
本工程共设置变压器两台，分别为78A启备变及78B启备变，变压器低压侧分支引至厂用辅机电源6.3kV母线段。220kV电力电缆差动保护范围从220kV开关站流变至启备变高压侧套管处，差动保护共有三个电流分支通道，分别为：220kV开关站流变、78A启备变套管流变、78B启备变套管流变。对220kV开关站继电器室侧保护而言，78A启备变套管流变及78B启备变套管流变电流信号通过光纤通讯信号传输；对三期继保室侧保护而言，220kV开关站流变电流信号通过光纤通讯信号传输。启备变铭牌参数如表-1：
表1 启备变参数铭牌
型号 SFFZ10-50/230
额定容量Sn 50/26/26MVA
额定电压Un 230±8*1.25%/6.3-6.3kV
额定电流In 125.5/2382.7/2382.7A
额定频率f 50Hz
阻抗电压Uk 16.7%（穿越运行）
21.2%（半穿越运行）
接线组别 YN/yn12/yn12
2.差动保护极性校验的问题分析
电缆差动保护是将电缆两端所有支路的电流互感器按同名相、规定极性连接到差动回路，它的主要功能是当被保护的电缆发生故障时迅速断开220kV侧断路器及变压器低压侧各分支开关，若电缆范围以外发生故障时电缆差动保护装置可靠制动。由于电缆差动保护动作会导致启备变开关跳闸停电，所以差动保护能否正确动作，事关机组运行安全的重要问题。其中差动保护的极性是影响它能否正确动作的主要因素，差动保护上任一支路电流互感器极性接线错误，都会影响差动保护的正确动作。因此，有必要对差动保护各侧流变的引出极性进行校验。
假定220kV开关站流变、78A启备变套管流变、78B启备变套管流变分别定义为CT1、CT2及CT3，并定义流变二次绕组电流矢量为、及。稳态相差动继电器动作方程如下：
（1）
Φ=A，B，C
ICDΦ为差动电流，ICDΦ＝，即为各侧电流矢量和的幅值；
IRΦ为差动电流，IRΦ＝，即为各侧电流矢量差的幅值；
IH为差动电流高定值（整定值）；
显然，现场要求与取反极性，与取同极性。
在电力电缆差动保护投产之前需要验证电力电缆差动保护用电流互感器绕组引出极性，而采用常规的一次通流试验方法又受到试验设备容量的限制，这是因为变压器低压侧三相短路时（高压侧施加400V电压），高压测一次电流只有：
＝1.22(A)，经流变传变后的二次值i1=1.22/2000=0.00061（A），如此微小的电流值，现场很难实现测录并进行相位分析。如采取此方法获得足够大的电流信号进行相位分析的话，将导致变压器高压侧施加的电源电压很高。
若采取变压器高压侧三相短路（低压侧施加400V电压），变压器低压侧一次电流为：
=713.6(A)，此时变压器高压侧一次电流为：I1=I*6.3/238=18.89(A)，经流变传变后的二次值i1=18.89/2000=0.00944（A），二次电流幅值同样很微小，且试验电源电流幅值较大，对试验电源及仪器提出了更高的要求。
通过上述分析可知，采用常规的变压器三相短路试验方法不能良好地校验差动保护极性，主要因为如下原因：
1）差动保护仪用互感器变比较大，传变后的电流信号幅值较小，导致现场很难通过仪器测录电流信号进行相位分析。
2）变压器的变比较大，同样导致变压器高压侧电流幅值较小。
3）试验仪器容量的限制，导致现场无法获得足够大的电流信号。
4）若通过抬高试验电压将导致变压器高压侧施加一个较高幅值的电压或变压器低压侧产生一个较高幅值的电流，对试验电源及仪器提出很高的要求，且试验风险较大。
因此，需要采用一种既能验证差动保护的极性，又能弥补试验电源或仪器容量限制的方法来校验差动保护的极性。
3.对本工程差动保护极性校验方法的思考与创新
图2 变压器励磁涌流波形图
采用在变压器冲击的同时测录电力电缆两端的变压器冲击励磁涌流，在获得变压器冲击励磁涌流的同时验证电力电缆差动保护极性的正确性，可以较为方便地验证电力电缆差动保护的极性。
根据GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》第7.0.15条规定，“在额定电压下对变压器的冲击合闸试验应进行5次….”，因励磁涌流的数值很大，最大可达8～10In，使得现场具备通过测录变压器冲击励磁涌流来对电缆差动保护极性进行校验的条件。
根据本工程实际情况，采取如下方法来实施测录变压器冲击时的励磁涌流对电缆差动保护极性进行校验。
首先，因选择测录点在220kV开关站继电器室差动保护屏处，从三期继电器室差动保护屏敷设电缆至220kV开关站继电器室差动保护屏处，将78A启备变套管流变、78B启备变套管流变的电流信号引至测录点。
其次，在变压器冲击前，先对电力电缆在额定电压下进行冲击合闸试验(断开启备变侧隔离刀闸)，确保高压电缆冲击运行正常。
再次，在变压器额定电压下冲击的同时，测录、及，通过对测录的励磁涌流进行幅值相位分析，可以较为方便的得知CT1、CT2及CT3差动保护引出极性的正确性。
最后，在得知CT1、CT2及CT3差动保护引出极性正确后，即可将220kV电力电缆差动保护投入运行，变压器冲击时的励磁涌流波形图如图-2所示。
4.结语
通过采用在变压器冲击的同时测录电力电缆两端的变压器冲击励磁涌流，在获得变压器冲击励磁涌流的同时验证电力电缆差动保护极性的正确性的方法，可以较为方便地验证电力电缆差动保护的极性，并可以达到如下成果与效益：
1）突破因试验设备容量的限制而无法进行一次通流试验的难点。
2）在变压器额定电压冲击试验结束后，通过比较分析电力电缆两端励磁涌流的波形与幅值正确后，即可将220kV电力电缆差动保护投入运行，而不需要进行变压器带负荷校验差动保护极性。
3）对电力电缆差动保护极性验证方法进行了创新，不仅突破试验设备容量的限制，而且可以省去变压器带负荷校验电缆差动保护极性的试验程序与启动时间。
4）因新方法不受电压等级的限制，对各种电压等级的电力电缆差动保护极性校验均有参考意义，具有一定的推广性。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心. 电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M]. 北京：中国电力出版社，1999.
作者简介：
钟钢军（1965-），男，大学，工程师，主要从事电力工程建设管理及电气技术工作。
“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”