變壓器過勵(lì)磁保護(hù)的測量點(diǎn)分析

摘 要:本文通過闡述過勵(lì)磁故障與保護(hù)的基本概念，分析變壓器過勵(lì)磁保護(hù)的設(shè)置，以此來分析變壓器過勵(lì)磁保護(hù)的測量點(diǎn)的選取。

關(guān)鍵詞:變壓器 過勵(lì)磁 測量點(diǎn)

中圖分類號:TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0067-01

1 過勵(lì)磁故障與保護(hù)的基本概念

1.1 變壓器過勵(lì)磁的原因

在電力系統(tǒng)中設(shè)置的變壓器，經(jīng)常會(huì)發(fā)生過勵(lì)磁的現(xiàn)象，引起這種現(xiàn)象的原因有很多。首先，比較重要的方面，也就是電網(wǎng)解和環(huán)的考慮不周密，或者是由于操作的不恰當(dāng)，會(huì)引起局部地區(qū)出現(xiàn)過電壓抑，有時(shí)候會(huì)引起低頻率的運(yùn)行;另外，鐵磁諧振會(huì)引起過電壓，L—C諧振也會(huì)引起過電壓;倘若調(diào)節(jié)控制裝備程序失控，或者是發(fā)生誤動(dòng)的現(xiàn)象也會(huì)引起變壓器過勵(lì)磁;超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路丟失負(fù)荷時(shí)會(huì)引起過電壓。

1.2 變壓器過勵(lì)磁的后果

倘若變壓器過勵(lì)磁發(fā)生故障，會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。過勵(lì)磁會(huì)引起溫度的升高，溫度的升高會(huì)引起老化的絕緣的發(fā)熱，這個(gè)時(shí)候，繞組的絕緣的強(qiáng)度、機(jī)械性能都會(huì)受到影響，鐵心疊片間絕緣會(huì)產(chǎn)生損害，這種損害會(huì)引起繞組對于鐵心主絕緣的損害，而且絕緣的發(fā)熱會(huì)引起油箱的內(nèi)壁的油漆的融化，那么變壓器油會(huì)被污染。而引起發(fā)熱的原因，是因?yàn)?，變壓器的鐵心的飽和，飽和會(huì)引起鐵損，鐵心的溫度在這個(gè)時(shí)候會(huì)升高，溫度的升高引起鐵心的飽和，會(huì)發(fā)生磁場的擴(kuò)散，周圍空間的漏磁場會(huì)增強(qiáng)，漏磁場產(chǎn)生渦流，渦流損耗，靠近鐵心的繞組導(dǎo)線以及油箱壁以及其他的金屬構(gòu)造發(fā)熱，熱量積累產(chǎn)生高溫，高溫嚴(yán)重時(shí)，局部就會(huì)變形，絕緣介質(zhì)會(huì)發(fā)生損傷。而如果是一些較大型的電器的話，發(fā)熱就比較嚴(yán)重。這是因?yàn)?，?dāng)工作的磁通密度達(dá)到了額定中的磁通密度的1.3～1.4倍的時(shí)候，勵(lì)磁電流有效值能到達(dá)額定可以負(fù)荷的電流，鐵心的渦流耗損與其他金屬構(gòu)件的渦流耗損以及頻率的平方成正比，況且勵(lì)磁電流時(shí)非正弦波，非正弦波會(huì)產(chǎn)生較多的高諧波分量，導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，引起重大的時(shí)候。

2 變壓器過勵(lì)磁保護(hù)的設(shè)置

2.1 過勵(lì)磁保護(hù)應(yīng)注意的假設(shè)

無論是為定時(shí)限保護(hù)，還是反時(shí)限保護(hù)，判據(jù)都是B＝U/(4.44WSf).。其中，B為鐵心的工作磁通密度;S為變壓器鐵心截面;W為變壓器繞組匝數(shù);f為頻率;U為變壓器感應(yīng)電壓。令K=1/(4.44WS)，則B=KU/f。對一臺變壓器，因繞組匝數(shù)和鐵心截面為常數(shù)，故K為常數(shù)。過勵(lì)磁倍數(shù)用工作磁通密度B與額定磁通密度BN的比值表示:n=B/BN=(KU/f)/(KnUn/fn)由于K=Kn，n=(U/UN)/(f/fn)=U°/f°。其中，n為過勵(lì)磁倍數(shù);Un為額定電壓;fn為額定頻率;U°為電壓標(biāo)幺值;f°為頻率標(biāo)幺值。過勵(lì)磁保護(hù)通過測量U°與f°的比值，來判斷變壓器過勵(lì)磁的程度。

2.2 發(fā)電廠升壓變壓器

如果操作碼存在失誤的話，而這種失誤又是發(fā)生在發(fā)電廠變壓器與系統(tǒng)并列之前的話，這個(gè)時(shí)候，就會(huì)誤加較大的勵(lì)磁電流;倘若在主汽門關(guān)閉、出口斷路器斷開的情況下切除機(jī)組，滅磁開關(guān)此時(shí)會(huì)拒動(dòng)，從而導(dǎo)致原動(dòng)機(jī)減速，但是在這種情況下自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置又要求機(jī)端電壓等于額定值，從而導(dǎo)致變壓器低頻，導(dǎo)致過勵(lì)磁;發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)在低速下預(yù)熱，這個(gè)時(shí)候，倘若操作失誤，發(fā)電機(jī)電壓上升至額定值，導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生，變壓器低頻，導(dǎo)致過勵(lì)磁;當(dāng)自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置失靈亦或是退出了運(yùn)行狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候，如果線路斷路器跳閘，或者是發(fā)電機(jī)變壓器出口斷路跳閘，電壓會(huì)迅速升高，頻率升高的緩慢，但是也會(huì)有一定程度的升高，比值U/f升高，引起變壓器過勵(lì)磁。

2.3 變壓器的調(diào)壓方式

變壓器的調(diào)壓方式有2種:一種為無載調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在±5%以內(nèi);另一種為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可以達(dá)到30%。如果調(diào)壓范圍為±10%的話，則W=Wn±Wn×10%，調(diào)壓側(cè)繞組匝數(shù)在±10%范圍內(nèi)變化。若過勵(lì)磁保護(hù)取自變壓器調(diào)壓側(cè)電壓，保護(hù)定值一般按額定電壓抽頭整定，不可能隨變壓器抽頭的變化而經(jīng)常改變。當(dāng)變壓器調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)到+x%時(shí)，若此時(shí)系統(tǒng)頻率為額定頻率，調(diào)壓側(cè)電壓為Un(1+x%)，則B＝Un(1＋x%)/(4.44Wn(1＋x%)fn)=Un/(4.44SWnfn)=Bn其中，n=B/Bn=1。

3 測量點(diǎn)的選取時(shí)應(yīng)注意的問題

3.1 不能夠準(zhǔn)確反映變壓器的勵(lì)磁狀況的情況

當(dāng)過勵(lì)磁保護(hù)測量電壓取自有載調(diào)壓變壓器的勵(lì)磁狀況。尤其是該主變330kV，側(cè)有載調(diào)壓的副抽頭可以達(dá)到-12.5%，如果是有載調(diào)開關(guān)調(diào)至這個(gè)抽頭，那么330kV側(cè)電壓為345kV，系統(tǒng)的頻率是50Hz，那么變壓器的過勵(lì)磁到達(dá)14.3%，但是過勵(lì)磁保護(hù)仍然判定為變壓器運(yùn)行在額定勵(lì)磁狀態(tài)，這就會(huì)影響過勵(lì)磁保護(hù)對變壓器勵(lì)磁狀態(tài)的測量。

3.2 跳閘情況的分析

有一種情況，會(huì)影響運(yùn)行人員對于故障性質(zhì)的判斷，使事故的處理出現(xiàn)障礙。這種情況，就是在線路較長的時(shí)候，兩端的并聯(lián)補(bǔ)償?shù)娜鳖~導(dǎo)致線路上的較高的電壓。此時(shí)，線路發(fā)生故障跳閘并且對側(cè)重合。電壓的升高導(dǎo)致過勵(lì)磁，接著會(huì)出現(xiàn)110kV和10kV開關(guān)跳開現(xiàn)象。瞬時(shí)性的跳閘發(fā)生以后，線路保護(hù)跳閘以后能夠使對側(cè)重合成功，但是當(dāng)主保護(hù)動(dòng)作發(fā)生以后，這個(gè)時(shí)候，主保護(hù)以及線路保護(hù)會(huì)在同一時(shí)間發(fā)生，這種情況就會(huì)對運(yùn)行人員的判斷產(chǎn)生影響，導(dǎo)致事故無法得到有效地處理。

3.3 過勵(lì)磁保護(hù)拒動(dòng)的情況

當(dāng)系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送較大有功負(fù)荷，跳閘后電網(wǎng)頻率會(huì)急劇的下降，由于發(fā)電廠的強(qiáng)勵(lì)動(dòng)作，會(huì)使當(dāng)?shù)氐南到y(tǒng)電壓變化不大，這時(shí)主變有可能過勵(lì)磁，應(yīng)將主變110kV側(cè)開關(guān)跳開，而此時(shí)過勵(lì)磁保護(hù)測到的是330kV線路的電壓，從而不一定能夠出口跳閘，使過勵(lì)磁保護(hù)拒動(dòng)。

3.4 過勵(lì)磁保護(hù)拒動(dòng)的情況

跳閘以后，電網(wǎng)頻率急劇下降。倘若這種情況發(fā)生在系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送很大的有功負(fù)荷的情況下，電廠會(huì)發(fā)生強(qiáng)勵(lì)磁作用，但是這種情況下，系統(tǒng)在當(dāng)?shù)氐碾妷翰粫?huì)有很大的變化，這個(gè)時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致過勵(lì)磁。為避免這種情況，一般會(huì)將主變110kV開關(guān)跳開，但是這種方法會(huì)導(dǎo)致過勵(lì)磁測到330kV線路電壓，就不一定能發(fā)生出口跳閘，導(dǎo)致過勵(lì)磁保護(hù)的拒動(dòng)。

3.5 解決方法

如果發(fā)生上述問題，一般來講，會(huì)將過勵(lì)磁保護(hù)的電壓改正為10kV一側(cè)，但是這種方法有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致過勵(lì)磁保護(hù)失去作用，這是因?yàn)?10kV開關(guān)以及檢修是由備用電源來供電的，所以主變?nèi)匀灰\(yùn)行。

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