干式變壓器勵(lì)磁涌流對(duì)線路保護(hù)定值的影響

聞登沈

摘要：變壓器在合閘瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，而涌流中含有數(shù)值很大的高次諧波分量（主要是二次和三次諧波），相對(duì)于勵(lì)磁涌流，一般的短路故障電流所含的高次諧波的占比卻很小。為防止勵(lì)磁涌流過(guò)大導(dǎo)致合閘時(shí)誤動(dòng)，大型的變壓器都配置有差動(dòng)保護(hù)，而差動(dòng)保護(hù)也要經(jīng)過(guò)二次諧波制動(dòng)的閉鎖，以此來(lái)判別是涌流還是故障。而對(duì)于容量較小的10kV干式變，一般只配置了比較簡(jiǎn)單的線路保護(hù)，主要以過(guò)流保護(hù)為主，缺少了判別勵(lì)磁涌流的依據(jù)。因此，干式變送電時(shí)，由于勵(lì)磁涌流過(guò)大，偶爾會(huì)導(dǎo)致出線斷路器跳閘。由于數(shù)據(jù)中心干式變眾多，若是定值整定不當(dāng)，很難及時(shí)恢復(fù)供電。本文將從實(shí)用的角度出發(fā)，重點(diǎn)分析如何設(shè)置定值，既能保證保護(hù)的靈敏性，又能躲開(kāi)勵(lì)磁涌流，及時(shí)恢復(fù)供電。

關(guān)鍵詞：干式變壓器;勵(lì)磁涌流;保護(hù)裝置

引言：勵(lì)磁涌流是在變壓器送電時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的，很容易和故障電流混淆，為避免送電時(shí)合閘不成功，可以暫時(shí)將時(shí)間定值延長(zhǎng)，躲開(kāi)勵(lì)磁涌流。但是，假如發(fā)生嚴(yán)重短路故障，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)對(duì)設(shè)備越不利，因此在送電完成后，再將時(shí)間定值改為0，保證設(shè)備真正發(fā)生故障時(shí)，能迅速跳閘切除故障。

1.勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因

如圖1所示，為磁通量與電壓關(guān)系圖。

圖1.磁通量與電壓關(guān)系圖：

通過(guò)實(shí)際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，勵(lì)磁涌流的大小與合閘時(shí)系統(tǒng)電壓的初相角有關(guān)。當(dāng)初相角為0時(shí)勵(lì)磁涌流最小，初相角為π2時(shí)勵(lì)磁涌流最大，間接證明了勵(lì)磁涌流導(dǎo)致的跳閘具有隨機(jī)性。

2.勵(lì)磁涌流和時(shí)間的關(guān)系

下面將以中國(guó)聯(lián)通德清云數(shù)據(jù)中心某臺(tái)10kV干式變因勵(lì)磁涌流過(guò)大導(dǎo)致的跳閘為例，來(lái)分析涌流大小和時(shí)間的關(guān)系。2018年Χ月Χ日某干式變送電，開(kāi)關(guān)合上后又立刻跳開(kāi)，經(jīng)檢查變壓器并無(wú)異常，通過(guò)上級(jí)變電站的故障錄波分析波形，也無(wú)短路的跡象。從保護(hù)裝置上讀取的報(bào)文如圖表2所示：

圖表2.報(bào)文：

之后又將跳閘時(shí)的波形導(dǎo)出，并截取波形，如圖3所示。

圖3.波形圖：

通過(guò)以上圖表可以看出，開(kāi)關(guān)合閘的瞬間勵(lì)磁涌流迅速達(dá)到最大值，之后也迅速衰減，直到開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，電流的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖表4所示（以C相為例）。

圖表4.統(tǒng)計(jì)結(jié)果：

該10kV干式變的保護(hù)定值為過(guò)流Ⅰ段（720A，0S），過(guò)流Ⅲ段（200A，0.4S），對(duì)照?qǐng)?bào)文、波形及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不難發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)合閘的一瞬間勵(lì)磁涌流立刻達(dá)到過(guò)流Ⅰ段的定值，使保護(hù)裝置動(dòng)作[1]。大約21ms后，電流下降到410A，過(guò)流Ⅰ段動(dòng)作返回，到80ms開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，涌流消失。由于機(jī)房?jī)?nèi)變壓器都是一個(gè)型號(hào)，用該方法分析了其它因勵(lì)磁涌流導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作的現(xiàn)象，具有相似的結(jié)果。由此可以看出，勵(lì)磁涌流具有迅速增大又迅速減小的特點(diǎn)，且持續(xù)時(shí)間大約在50ms內(nèi)。

3.調(diào)整定值使保護(hù)裝置避免誤動(dòng)

如何避免保護(hù)誤動(dòng)，假如將過(guò)流Ⅰ段的定值調(diào)整到880A以上，是否就可以避免了呢？答案是否定的。因?yàn)閯?lì)磁涌流的大小和合閘初相角有著緊密聯(lián)系，前面已經(jīng)論證過(guò)，本次合閘的瞬間初相角也許接近于0，但是假如下次合閘初相角剛好為0，那么產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流必然會(huì)>880A，因此調(diào)整電流定值的大小并不是最佳方案。最好的辦法是調(diào)整時(shí)間的整定值，由于機(jī)房?jī)?nèi)幾乎所有的變壓器勵(lì)磁涌流持續(xù)的時(shí)間不超過(guò)50ms，因此可以將時(shí)間定值設(shè)置為0.05S，以躲開(kāi)涌流>720A持續(xù)的時(shí)間。修改時(shí)間定值后，給變壓器試送了幾次，都沒(méi)有發(fā)生再次跳閘的現(xiàn)象[2]。

結(jié)論：

簡(jiǎn)而言之，數(shù)據(jù)中心一般都是給客戶(hù)提供服務(wù)器存放業(yè)務(wù)的重要場(chǎng)所，對(duì)供電的可靠性有很高的要求，同時(shí)它也有耗電量大等特點(diǎn)。因此，一般的數(shù)據(jù)中心會(huì)安裝眾多的10kV干式變，這樣既能滿(mǎn)足供電的可靠性，又能提供足夠的用電容量。考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，許多干式變一般只配置了線路保護(hù)，如果定值整定不當(dāng)，變壓器在合閘瞬間產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致斷路器跳閘。文章針對(duì)勵(lì)磁涌流對(duì)線路保護(hù)的影響，在保證設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，提出了保護(hù)整定所采取的措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]張新美.大型變壓器勵(lì)磁涌流及其繼電保護(hù)解決方法[J].中國(guó)科技縱橫，2016（20）：166+168.

[2]許波，劉彥文，李明.變壓器勵(lì)磁涌流的危害及防治措施[J].吉林電力，2019（01）：52-54.