淺析變壓器空載合閘對電流保護(hù)的影響

陳育波

（廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東東莞 523710）

淺析變壓器空載合閘對電流保護(hù)的影響

陳育波

（廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東東莞 523710）

電流保護(hù)對變壓器安全運(yùn)行必不可少，但是在變壓器空載合閘時，由于磁路飽和引起勵磁電流激增，超過電流保護(hù)整定值，從而導(dǎo)致電流保護(hù)裝置誤動作而引起跳閘，這一現(xiàn)象影響了變壓器的正常運(yùn)行。所以在變壓器空載合閘時應(yīng)采取一定措施，從而避免變壓器運(yùn)行受到電流保護(hù)誤動作跳閘的影響。

變壓器；勵磁電流；空載合閘；電流保護(hù)

眾所周知，電流保護(hù)是保證變壓器安全運(yùn)行的一個重要保護(hù)，而其中過電流保護(hù)是按照變壓器正常運(yùn)行通過最大負(fù)荷時保護(hù)不誤動作，而當(dāng)其故障時保護(hù)動作來整定的。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時，其勵磁電流（空載電流）很小，一般只有3～8%ie，大型變壓器甚至不到1%。但是在變壓器空載合閘時，由于出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象，勵磁電流就會迅速增長，甚至達(dá)到幾倍的額定電流，這就容易引起過電流保護(hù)裝置誤動作而跳閘。下面我們對變壓器空載合閘時電流變化的暫、穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行分析：

設(shè)變壓器一次側(cè)外加電源u1為正弦規(guī)律變化，則當(dāng)變壓器空載合閘時，由變壓器等效電路可知其一次側(cè)電壓為：

式中U1——一次外加電源有效值；

N1——一次繞組匝數(shù)；

α——u1合閘瞬間的初相角；

im——勵磁電流（空載電流）；

R1——一次繞組電阻。

由于 R1＜＜ωLav，則對（2）式求積分可得：

由（4）式可知，變壓器空載合閘時，磁通由兩個分量組成：穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量，其中穩(wěn)態(tài)分量按正弦規(guī)律變化，暫態(tài)分量則隨時間作指數(shù)衰減。當(dāng)變壓器空載合閘時的初相角α=90°時，1=msinωt（5），從（5）式可以看出，在這種條件下，磁通沒有隨時間按指數(shù)衰減的暫態(tài)分量，直接進(jìn)入了穩(wěn)態(tài)，這樣就避免了電流瞬時沖擊。而若當(dāng)變壓器空載合閘時的初相角 α=0時，則由（6）式可知1由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量組成，這種情況是最不利的，當(dāng)時，如果計(jì)入剩磁的影響，磁通可以達(dá)到2m，甚至是穩(wěn)態(tài)時磁通（m）的2.2～2.3倍（如圖1所示），這時磁路就會非常飽和，那么勵磁電流也會很大，幾乎可以達(dá)到幾百倍正常勵磁電流（約6～8倍額定電流）。雖然暫態(tài)分量是隨時間衰減的，但其衰減時間由衰減常數(shù)R1/Lav決定，一般小變壓器約在幾個周期后即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)，而大型變壓器則會延續(xù)更長時間。對于變壓器空載合閘時的初相角我們無法確定，那么就難以避免空載合閘時電流對變壓器的沖擊。所以當(dāng)變壓器空載投入時電流超過整定值或電流暫態(tài)分量衰減時間過長而超過電流保護(hù)動作時限時，就會引起過電流保護(hù)裝置的誤動作。

圖1

變壓器空載合閘沖擊電流盡管可以達(dá)到幾倍額定電流，但其是暫態(tài)的，對變壓器本身危害不大，為了解決變壓器空載合閘沖擊電流在衰減過程中所引起的跳閘問題，我們可以從以下兩個方面采取措施：①從電流保護(hù)本身出發(fā)，變壓器空載投入時出現(xiàn)過電流保護(hù)誤動作，是由于其空載投入時所產(chǎn)生的勵磁電流超過了保護(hù)整定值，所以我們可以在變壓器投入時，調(diào)整電流整定值，等到變壓器空載電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后再將其調(diào)整回原整定值。另外考慮到其勵磁電流是由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量組成，而其暫態(tài)分量是快速衰減的，一般衰減時間為0.5～1s（變壓器過流保護(hù)動作時限一般為0.3s），所以我們也可以延長其動作時限來避免保護(hù)動作，但上述調(diào)整必須均在繼電保護(hù)整定規(guī)定范圍之內(nèi)。②從電流本身出發(fā)，我們可以采取限流的方式，減小空載投入時所產(chǎn)生的勵磁電流，比如在變壓器一次側(cè)串聯(lián)一個適當(dāng)阻值的電阻或在二次側(cè)并聯(lián)一個適當(dāng)阻值的電阻（此電阻阻值可以利用變壓器的等效電路求的其近似值），用以增大衰減常數(shù)，縮短衰減時間，加快沖擊電流的衰減速度，從而使得變壓器可以躲過過電流保護(hù)裝置的動作時間，等到?jīng)_擊電流衰減到額定電流以內(nèi)時，再切除所串或并聯(lián)的電阻。

結(jié)束語：

綜上所述，變壓器在空載合閘時，由于磁路飽和會引起勵磁電流激增，那么當(dāng)其超過電流保護(hù)整定值時，就會導(dǎo)致電流保護(hù)裝置誤動作而引起跳閘現(xiàn)象，所以我們在變壓器空載合閘時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊怆娏鞅Ｗo(hù)誤動作給變壓器正常運(yùn)行所帶來的影響。

TM401.1

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1004-7344（2016）08-0071-01

2016-3-1