淺析電力變壓器勵(lì)磁涌流引起的斷路器跳閘

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摘要：對(duì)變壓器試運(yùn)行過程中充電保護(hù)動(dòng)作跳閘情況進(jìn)行了分析，經(jīng)過相關(guān)的錄波報(bào)告和充電保護(hù)定值闡述了勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器運(yùn)行的影響，并提出了一些運(yùn)行以及預(yù)防的措施。 

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)  電力變壓器  跳閘分析  勵(lì)磁涌流  某新投運(yùn)變電站兩臺(tái)變壓器在試運(yùn)行過程中，當(dāng)對(duì)變壓器高壓側(cè)充電時(shí)兩臺(tái)變壓器均有多次跳閘，通過對(duì)錄波報(bào)告分析后確定為勵(lì)磁涌流引起，開關(guān)跳閘為母聯(lián)充電保護(hù)及變壓器過流保護(hù)所整定定值無法躲過勵(lì)磁涌流，經(jīng)過多次修改后，變壓器送電正常。  1 跳閘概況  該變電站主變型號(hào)分別為：1號(hào)變：sfz10－k－180000/220，2號(hào)變：sfz10－180000/220。試運(yùn)行期間兩臺(tái)變壓器充電共計(jì)15次，其中1號(hào)變失敗2 次，2號(hào)變失敗3次，送電成功各5次。  充電方式為：220kvii母母線上僅有變壓器高壓側(cè)開關(guān)，i母通過母聯(lián)開關(guān)向ii母上的變壓器充電。此時(shí)所投入保護(hù)為母聯(lián)斷路器充電保護(hù)，變壓器差動(dòng)保護(hù)、三側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)以及瓦斯保護(hù)。充電時(shí)母聯(lián)充電保護(hù)、變壓器復(fù)壓過流保護(hù)均動(dòng)作。  跳閘后分析跳閘原因?yàn)橹髯儎?lì)磁涌流引起，經(jīng)修改主變過流保護(hù)定值，電流改大，時(shí)間改長(zhǎng)后主變充電成功，2臺(tái)主變各正常充電5次。  2 跳閘分析  在試運(yùn)行過程中，變壓器跳閘，一般分為兩種情況：①變壓器內(nèi)部故障，確實(shí)存在故障點(diǎn)，電流中含有故障電流，使開關(guān)跳閘；②變壓器勵(lì)磁涌流，保護(hù)未躲過變壓器勵(lì)磁涌流而造成跳閘。故障電流就單相來看為正弦波，電流較大且對(duì)稱分布于時(shí)間軸兩側(cè)。而勵(lì)磁涌流為尖頂波，其中含有大量的非周期分量和諧波分量，以二次諧波分量為主，并且前幾個(gè)周期可能完全偏向于時(shí)間軸一側(cè)，存在間斷角。  從變壓器跳閘時(shí)故障錄波圖中可以看出電流的波形完全可以符合變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：①勵(lì)磁涌流為尖頂波，其中含有大量的諧波分量和非周期分量，諧波分量以二次諧波分量為主，且其波形偏向時(shí)間軸一側(cè)。②勵(lì)磁涌流在最初的幾個(gè)周期波形是間斷的。因此可以初步判斷為勵(lì)磁涌流。此時(shí)的保護(hù)定值為  由于母聯(lián)開關(guān)合閘瞬間變壓器零序電流高達(dá)1467a，相電流c相最大達(dá)到2230a；在0.25s左右零序電流衰減到1057a，相電流c相衰減到951a，但b相電流仍有1051a。變壓器過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致變壓器高壓側(cè)跳閘，母聯(lián)過流保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致母聯(lián)開關(guān)跳閘。  選取ic相錄波諧波分量進(jìn)行分析：  上圖為電流諧波分量分析圖，從圖中可以看出，ic相電流中直流分量高達(dá)73.7%，二次諧波分量為87.99%，由此，也可判斷定勵(lì)磁涌流而非故障電流。  因此，此次跳閘為勵(lì)磁涌流所致，但投運(yùn)所設(shè)定值專為躲過勵(lì)磁涌流所設(shè)，按正常情況下應(yīng)能躲過勵(lì)磁涌流。為此我們分析合閘成功后的一次勵(lì)磁涌流波形。  勵(lì)磁涌流在接近2s的時(shí)候零序電流仍有526a左右，b相電流也有568a，而變壓器的額定電流僅為483a，電流大于一倍的額定電流，而通常情況下勵(lì)磁涌流的衰減在開始瞬間衰減很快，以后逐漸減慢，經(jīng)0.5～1s后其值不超過(0.25～0.5)in。而此次勵(lì)磁涌流在接近2s時(shí)仍有約一倍的電流，可見其衰減程度之慢。因此常規(guī)所用過流保護(hù)定值無法躲過勵(lì)磁涌流。  勵(lì)磁涌流衰減較慢，是引起保護(hù)未能躲過勵(lì)磁涌流的主要原因。而變壓器勵(lì)磁涌流的衰減速度與電力系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)有關(guān)。勵(lì)磁涌流與合閘瞬間外加電壓的相位，鐵芯中剩磁的大小和方向、電源容量、變壓器的容量及鐵芯材料等因素有關(guān)。一般，變壓器容量大、距離電源點(diǎn)近、鐵芯飽和不深時(shí)勵(lì)磁涌流衰減時(shí)間較長(zhǎng)。經(jīng)過考察，此變電站4條220kv線路所連接變電站均有發(fā)電廠出線，與電源距離較近，且兩臺(tái)變壓器為180000kw的變壓器，容量較大，因此勵(lì)磁涌流衰減時(shí)間較長(zhǎng)，致使常規(guī)所用定值無法滿足要求。  綜上所述，此次對(duì)變壓器多次充電失敗的最主要原因?yàn)樽儔浩魅萘枯^大且鐵芯飽和不深，使回路電抗較大，致使勵(lì)磁涌流衰減時(shí)間較長(zhǎng)，引起開關(guān)跳閘。  3　改進(jìn)措施  勵(lì)磁涌流容易引發(fā)變壓器的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，使變壓器的投運(yùn)頻頻失敗，數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動(dòng)力過大受損，誘發(fā)操作過電壓，損壞電氣設(shè)備并造成電網(wǎng)電壓驟升或驟降，影響其他電氣設(shè)備正常工作。  ①對(duì)于變壓器試運(yùn)行送電前結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)及廠家提供的變壓器鐵芯特性，可對(duì)試運(yùn)行保護(hù)的定值進(jìn)行在定值范圍內(nèi)更改。  二次諧波制動(dòng)整定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可整定為15%-20%  涌流間斷角，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)閉鎖角可取為60度至70度。如需用涌流導(dǎo)數(shù)的最小間斷角大于等于65度，最大波寬小于等于140度。  ②結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)特點(diǎn)，在設(shè)備簽署技術(shù)協(xié)議時(shí)增加保護(hù)裝置對(duì)勵(lì)磁涌流的判據(jù)條件，確保躲過勵(lì)磁涌流，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。