勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分析判斷

摘 要：文章從電網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)際例子出發(fā)，對(duì)110kV主變復(fù)電過程中引起的勵(lì)磁涌流進(jìn)行了分析，揭示出其可能引起差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的可能，通過實(shí)際例子分析得出其完整的動(dòng)作原理，并提出了改良和防范的措施。

關(guān)鍵詞：變壓器；勵(lì)磁涌流；差動(dòng)保護(hù)

引言

變壓器勵(lì)磁涌流是變壓器全電壓充電時(shí)在其繞組中產(chǎn)生的暫態(tài)電流。變壓器勵(lì)磁涌流不僅導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)，由其衍生的電網(wǎng)電壓驟降、諧波污染、和應(yīng)涌流、鐵磁諧振過電壓等都給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來不可低估的負(fù)面影響。為防止變壓器的勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，盡管已經(jīng)有多種方法，但對(duì)于當(dāng)前還在運(yùn)行的較早期的保護(hù)設(shè)備，就不同程度的存在一定的局限性。

1 勵(lì)磁涌流發(fā)生的原理

開關(guān)合閘瞬間電壓為最大值時(shí)的磁通變化在交流電路中，磁通Φ總是落后電壓u90°相位角。如果在合閘瞬間，電壓正好達(dá)到最大值時(shí)，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩(wěn)態(tài)磁通，在這種情況下，變壓器不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。但如果合閘瞬間電壓為零值時(shí)的磁通變化當(dāng)合閘瞬間電壓為零值時(shí)，它在鐵芯中所建立的磁通為最大值（-Φm）?？墒?，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。此時(shí)就為勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生提供了可能。下面以一個(gè)實(shí)際例子進(jìn)行說明。2014年6月4日18點(diǎn)28分，110kV東升站#1主變送電，合上#1主變110kV 1101開關(guān)后比率差動(dòng)動(dòng)作，跳開1101開關(guān)。經(jīng)過檢查現(xiàn)場設(shè)備情況后無發(fā)現(xiàn)一次、二次設(shè)備故障，分析保護(hù)動(dòng)作信息和查看錄波報(bào)文后認(rèn)為是#1主變空充過程中出現(xiàn)的勵(lì)磁涌流超過差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作值，二次諧波制動(dòng)電值不夠大，導(dǎo)致比率差動(dòng)動(dòng)作。19點(diǎn)51分合上#1主變110kV 1101開關(guān)，19點(diǎn)59分恢復(fù)#1主變正常運(yùn)行。根據(jù)保護(hù)裝置動(dòng)作信息、后臺(tái)監(jiān)控SOE報(bào)文、故障錄波圖及設(shè)備檢查結(jié)果，排列東升站#1主變110kV 1101開關(guān)、保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖如圖1所示：

圖1 2014年6月4日東升站保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖

圖2 故障錄波裝置中的報(bào)告

2 勵(lì)磁涌流發(fā)生的原因分析

通常，勵(lì)磁涌流的波形分為兩種：一種是偏向時(shí)間軸一側(cè)的單向勵(lì)磁涌流；另一種是分布于時(shí)間軸兩側(cè)的對(duì)稱性勵(lì)磁涌流。從圖3可以看出A、B、C三相差流為明顯的勵(lì)磁涌流波形，而保護(hù)動(dòng)作前后110kV 1M母線電壓A、B、C三相基本對(duì)稱，沒發(fā)生突變。

保護(hù)裝置整定的定值中比率差動(dòng)起動(dòng)定值為0.3I/In0，比率差動(dòng)的二次諧波制動(dòng)比為15%，二次諧波制動(dòng)的交叉閉鎖時(shí)間為3個(gè)周波，即為60ms。

根據(jù)保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)告，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)的A、B、C三相差動(dòng)電流分別為：1.78I/In0、1.52I/In0、0.81I/In0，A、B、C三相制動(dòng)電流分別為：1.91I/In0、1.64I/In0、0.81I/In0。

根據(jù)廠家說明書，差動(dòng)電流Id=|I高側(cè)+I低側(cè)|，制動(dòng)電流Ir=|I高側(cè)|+|I低側(cè)|，故算出保護(hù)動(dòng)作時(shí)，A相、B相、C相均在保護(hù)動(dòng)作區(qū)內(nèi)，如圖5所示。

圖5 #1主變差動(dòng)保護(hù)特性曲線圖

3 結(jié)束語

勵(lì)磁涌流是由于變壓器鐵芯磁通飽和所引起的沖擊電流，其大小與變壓器等值阻抗、合閘初相角、剩磁大小、繞組接線方式、鐵芯結(jié)構(gòu)及材質(zhì)等因素有關(guān)。在變壓器的鐵芯磁通未飽和時(shí)，勵(lì)磁繞組電感很大，勵(lì)磁電流很小甚至可忽略不計(jì)；而當(dāng)變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，由于磁鏈不能突變，會(huì)產(chǎn)生自由直流分量，經(jīng)過一段時(shí)間后變壓器鐵芯磁通飽和，變壓器勵(lì)磁繞組電感降低，將出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，也就是我們所說的勵(lì)磁涌流。因此，東升站#1主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是因勵(lì)磁涌流導(dǎo)致的偶然性事件，對(duì)于如何避免此類事件的發(fā)生，是一個(gè)值得探討的問題。

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作者簡介：羅其鋒（1982-），男，廣東四會(huì)人，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)。