0 引言

换流变压器套管TA极性的正确安装是电流差动保护正确动作的重要前提条件^[1]。差动保护的设计原理是电磁功率平衡，即换流变压器正常运行或区外发生短路故障时，流入与流出换流变压器的总电流向量和为0；若换流变压器内部发生短路故障，其各侧电流均流向故障点，就会导致流入与流出换流变压器的总电流向量和不为0，而是远大于0，此时差动保护动作，跳开换流变压器各侧断路器，以隔离故障^[2]。由于换流变压器保护装置采集的电流模拟量均取自其套管TA，若其套管TA极性安装错误，将会导致保护装置误动或拒动，严重威胁电网的安全稳定运行。因此，准确高效地校验换流变压器套管TA极性尤为重要。

目前，校验TA极性的方法主要有直流感应法和加压法^[3]。直流感应法是在TA一次侧加3 V直流电压，回路接通瞬间，观察接于TA二次侧的指针式万用表的指针偏转方向。该方法接线简单、操作安全易行、结果便于观察，尤其适用于外敷TA极性的校验。但是与外敷TA极性校验不同，换流变压器套管TA极性的校验回路须串接换流变压器内部阻抗，其阻值较大且一次电流须经变比换算，最后TA二次侧感应到的电流变化微小，即使将指针式万用表调到最小直流档位也无法观察到二次电流的变化。因此利用直流感应法校验换流变压器套管TA极性的方法不可行。加压法是将换流变压器阀侧短接接地，网侧加交流电压380 V进行校验。该方法适用于电压等级低、容量小的换流变压器，对于电压等级高、容量大的换流变压器，其试验接线长且接线困难。另外，由于二次短路电流较小，需使用级别高的表计进行测量，投资较大。因此，采用加压法对换流变压器套管TA极性进行校验也不可行。

鉴于常规方法存在的不足，本文在分析直流感应法原理的基础上，提出一种改进的直流感应法，该方法既能保留常规直流感应法具有的优点，又能解决换流变压器套管TA极性校验存在的问题。

1 常规TA极性校验方法原理

电压等级高、容量较大的换流变压器多采用单相双绕组或单相三绕组结构^[4]，以±800 kV单相双绕组换流变压器为例，利用直流感应法分析其套管TA极性校验原理，其校验接线图如图 1所示。

图 1中，当闭合开关K的瞬间，网侧绕组中将有突变电流I₁流过，在铁心中产生变化的磁通Φ，变化的磁通又将在绕组中产生与其变化速度相关的感应电动势e。由于实际中的换流变压器铁心中存在较大气隙，且在正常工作条件下处于非饱和状态，可认为电感是线性变化的，根据电磁感应定律^[5]，感应电动势的计算公式为：

式中e—感应电动势，V；

N—线圈匝数，匝；

Φ—铁心中产生的磁通，Wb；

t—时间，s。

根据楞次定律，在感应电动势方向产生的感应电流，会阻碍线圈中磁通的变化。由于换流变压器的铁心是良好的磁导体，使得感应电流产生的磁通量大大增强，从而产生较大的感应电动势。要想克服这一感应电动势，就必须外加一高电压，但是现场是不允许的，同时也不安全。因此，在不外加电压的情况下，线圈中的电流很小，电流互感器二次侧感应到的电流更小，不能通过观察万用表的指针偏转方向来判断电流互感器的极性。

2 改进TA极性校验法原理

对原直流感应法进行改进，将换流变压器阀侧绕组短路后，在网侧绕组加直流电压，改进后的TA极性校验方法接线图如图 2所示。

图 2中改进的TA极性校验方法，阀侧感应电动势将在短接回路中产生感应电流I₂，该感应电流在换流变压器铁心中产生磁通Φ₂，其方向与网侧磁通Φ₁相反，即在网侧产生与e方向相反的感应电动势，从而削弱其在网侧回路中的影响，使回路电流增加。此时的电流值较阀侧绕组未短路时的电流值要大得多，接于二次侧的万用表指针有较大的偏转，完全可以通过观察指针的偏转方向来判断电流互感器的极性。

3 工程应用

图 3为某±800 kV换流站的单相双绕组换流变压器安装实物图，图 4为该换流变压器铭牌所示的网侧与阀侧绕组连接示意图。图 4中A为网侧首端套管，其升高座内安装有6圈绕组的TA；B为网侧末端套管，其升高座内安装有4圈绕组的TA；a为阀侧首端套管，其升高座内安装有5圈绕组的TA；b为阀侧末端套管，其升高座内安装有5圈绕组的TA。

利用改进的换流变压器套管TA极性校验方法对各组TA极性进行校验。将阀侧首端套管和末端套管短接接地，网侧首端套管与末端套管均挂接一次线，然后将网侧首端套管挂线通过开关与电池组(两节1.5 V南孚电池串联)正极相连，网侧末端套管挂线与电池组负极相连，用指针式万用表正极表笔点触TA各线圈的二次接线首端，负极表笔点触TA各线圈的二次接线尾端，通过关合开关控制一次回路通断，同时通过观察二次侧万用表的指针偏转方向判断套管TA极性安装是否正确，网侧与阀侧套管TA极性校验接线示意图如图 5所示。

校验过程中能够明显观察到二次侧万用表的指针偏转方向，校验结果见表 1、表 2所示。

4 结语

本文针对换流变压器TA极性校验存在的问题，利用电磁感应定律以及楞次定律，对直流感应法校验TA极性的常规方法进行了改进，提出了单相双绕组换流变压器套管TA极性校验方法，并用于解决工程实际问题，应用结果表明该方法简单易行，耗时短，校验结果准确便于观察，显著提高了工作效率及安全性。