500 kV自耦变压器投运的过程主要包括3个步 骤：投切空载变压器试验、主变压器保护向量测试 及合环试验。其中，变压器保护向量测试（包括比 率差动、分侧差动、母线差动保护向量的测试）是主 变压器合环及投运前的关键步骤。本文参考内蒙 古地区500 kV电网运行特点，结合500 kV响沙湾变 电站3号主变压器投运现场保护向量测试、计算结 果和实测数据记录，分析500 kV自耦变压器保护 （包括比率差动保护、分侧差动保护及母线差动保 护）的向量测试方法。 1 设备概况

响沙湾变电站3号主变压器为上海电气阿尔斯 通武汉变压器有限公司生产的单相自耦三绕组变 压器，型号为ODFPSZ-250000/500，额定容量（单相） 为250 MVA/250 MVA/80 MVA，冷却方式为强迫油 循环导向风冷（ODAF）。变压器保护装置采用南京 南瑞继保电气有限公司生产的RCS-978型和北京 四方公司生产的CSC-326D型保护装置各1套^{[1, 2]}。变压器部分技术参数见表 1所示。、

表 1(Table 1)

表 1 主变压器技术参数

表 1 主变压器技术参数

2.1 测试步骤

根据500 kV响沙湾变电站3号主变压器投运记 录^[3]，首先以响沙湾500 kV系统为电源（一次电气主 接线图见图 1所示），利用5023断路器投入响沙湾3 号空载联络变压器，投入1组电容器组，测5023断 路器、3号联络变压器保护向量。向量测量正确后， 断开电容器组和5023断路器。利用5022断路器投 入3号空载联络变压器，投入1组电容器组，测量 5022断路器保护向量，之后断开电容器。再以响沙 湾220 kV系统为电源，利用203断路器投入响沙湾 3号空载联络变压器，投入1组电容器组，测量203 断路器及3号联络变压器保护向量，测量完毕退出 电容器组^{[4, 5]}。

图 1(Figure 1)

图 1 500 kV响沙湾变电站一次电气主接线图

2.2.1 主变压器比率差动保护向量

比率差动保护向量测量时负荷电流流向示意 图见图 2所示。

图 2(Figure 2)

图 2 比率差动保护向量测试时负荷电流流向示意图

变压器接带负荷后，为了使向量测试有比对的 依据，预先计算变压器在各种接带负荷情况下的电流值，具体计算方法如下：

S_n—所带电容器补偿容量，该变电站电容器补 偿容量为60 Mvar；

U_n—各侧额定电压值；

N_LH—TA变比。

（1） 以500 kV系统为电源，利用5022、5023断 路器，令主变压器接带60 Mvar负荷后的电流值为：

（2） 以220 kV系统为电源，利用203断路器，令 变压器接带60 Mvar负荷后的电流值为：

（3） 变压器接带60 Mvar负荷后，流经303断路 器的电流值为：

由于主变压器负荷具有纯容性特性，根据图 2 标注负荷潮流及各TA极性，标注“*”的一端为TA极 性端，由此可以判断由各侧断路器分别投切电容器 时，以各侧电压为基准的各电流向量（本文以L1相 为例，电压超前电流为正角度），比率差动保护向量 测试前各侧二次电流向量计算值见表 2所示。

表 2(Table 2)

表 2 比率差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

表 2 比率差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

各侧断路器分别投切电容器组后二次电流向 量实测值见表 3。

表 3(Table 3)

表 3 比率差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

表 3 比率差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

对比表 2和表 3二次电流向量，基本一致。现 场主变压器保护装置（RCS-978型和CSC-326D型 保护装置）各二次电流及差流采样也正确，同时装 置的计算比差差流均为0，说明比率差动保护向量 测试正确。 2.2.2 主变压器分侧差动保护向量测试

分侧差动保护向量测试时负荷电流流向示意 图如图 3所示。

图 3(Figure 3)

图 3 分侧差动保护向量测试时负荷电流流向示意图

计算方法与前面所述相同，按照公式（1），计算 得出：

当仅500 kV侧某一断路器合位接带负荷时，流 经公共绕组的电流值I_gg1为：

当仅220 kV侧接带负荷时，流经公共绕组的电 流值I_gg2为：

由于主变压器负荷具有纯容性特性，根据图 3 标注负荷潮流及各TA极性，标注“*”的一端为TA极 性端，由此可以判断由各侧断路器分别投切电容器 时，以各侧电压为基准的各电流向量（本文以L1相 为例，电压超前电流为正角度），分侧差动保护向量 测试前各侧二次电流向量计算值见表 4。

表 4(Table 4)

表 4 分侧差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

表 4 分侧差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

各侧断路器分别投切电容器组后二次电流向 量实测值见表 5。

表 5(Table 5)

表 5 分侧差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

表 5 分侧差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

对比表 4和表 5二次电流向量，基本一致。现 场主变压器保护装置（RCS-978和CSC-326D保护 装置）各二次电流及差流采样正确，同时装置计算 的分差差流均为0，说明分侧差动保护向量测量正确。 2.2.3 主变压器母线差动保护向量

母线差动保护向量测试时负荷电流流向示意 图见图 4所示。

图 4(Figure 4)

图 4 母线差动保护向量测试时负荷电流流向示意图

按照公式（1），计算得出：

由于主变压器负荷具有纯容性特性，依照图 4 标注负荷潮流及各TA极性，标注“*”的一端为TA极 性端，由此可以判断由各侧断路器分别投切电容器 时，以各侧电压为基准的各电流向量（本文以L1相 为例，电压超前电流为正角度）。母线差动保护向 量测试前各侧二次电流向量计算值见表 6。

表 6(Table 6)

表 6 母线差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

表 6 母线差动保护向量测试前各侧二次电流向量计算值

各侧断路器分别投切电容器组后二次电流向 量实测值见表 7。

表 7(Table 7)

表 7 母线差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

表 7 母线差动保护向量测试时各侧二次电流向量实测值

对比表 6和表 7二次电流向量，基本一致。现场500 kV母线保护装置（RCS-915型和BP-2B型保 护装置）各二次电流及差流采样也正确，同时装置 计算的大差电流均为0，说明500 kV母线差动保护 向量正确。220 kV 母线保护装置（SGB-750 型和 BP-2CS型保护装置）采样也正确，同时装置的计算 大差、小差电流均为0，说明220 kV母线差动保护向 量正确。 3 建议

本文分析了500 kV自耦变压器接带负荷测量 保护向量的方法，参照负荷特性以及负荷电流的流 向，判断变压器各侧TA极性的正确性，建议如下。

（1） 在进行主变压器不同保护向量测试之前， 应先画出正确的电流流向图，可使向量测试工作简单、直观。

（2） 正确选择相关计算公式和计算参数，准确 的计算结果是向量测试分析的基础。

（3） 通过计算数据、实测数据、保护装置显示 数据三者对比分析，可得出TA极性正确与否的结论。