大型變壓器因試驗(yàn)產(chǎn)生剩磁的影響以及消除剩磁的方法

摘要：大型機(jī)組500KV變壓器因測(cè)量直流電阻，導(dǎo)致變壓器產(chǎn)生剩磁，在恢復(fù)空載送電時(shí)，引起重瓦斯保護(hù)或者差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，使得變壓器不能正常送電，機(jī)組不能按時(shí)啟動(dòng)并網(wǎng);同時(shí)，對(duì)變壓器和電網(wǎng)造成沖擊影響。本文通過(guò)對(duì)我廠600MW機(jī)組變壓器測(cè)量直流電阻產(chǎn)生的剩磁的原因分析，以及消除剩磁的方法介紹，可有效避免大型變壓器剩磁的產(chǎn)生以及有效消除產(chǎn)生的剩磁，并對(duì)電力同行具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大型變壓器;試驗(yàn)產(chǎn)生剩磁;重瓦斯或者差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作;消除剩磁的方法

1引言

1.1 我廠高壓廠用變壓器簡(jiǎn)稱(chēng)高廠變。高廠變高壓側(cè)接自發(fā)電機(jī)出口斷路器。本廠每臺(tái)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組配用一臺(tái)高廠變和一臺(tái)高壓公用變壓器，兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組設(shè)一臺(tái)高壓廠用備用變壓器。高廠變型號(hào)為SFFZ10-70000/19，即三相、油浸風(fēng)冷式、有載調(diào)壓變壓器。高壓公用變壓器型號(hào)為SFZ10-31500/19，即三相、油浸風(fēng)冷式、有載調(diào)壓變壓器。高壓廠用備用變壓器型號(hào)為SFFZ-70000/500，即三相、油浸風(fēng)冷式、有載調(diào)壓變壓器。高廠變的主保護(hù)有差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)，一個(gè)檢測(cè)外部故障，另一個(gè)檢測(cè)內(nèi)部故障。

主要技術(shù)參數(shù)為：

型? ? 號(hào)? ? ? ? ? ? ? SFFZ-70000/19

冷卻方式? ? ? ? ? ? ? ONAN/ONAF

額定容量? ? ? ? ? ? ? 70000KVA

額定電壓比? ? ? ? ? ? 20/6.3-6.3KV

額定電流? ? ? ? ? ? ? 2127/3208-3208

相? ? 數(shù)? ? ? ? ? ? ? 三相

額定頻率? ? ? ? ? ? ? 50Hz

聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)? ? ? ? ? ? D，yn1-yn1

2 主變空充電保護(hù)動(dòng)作跳閘經(jīng)過(guò)

2.1 高廠變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作經(jīng)過(guò)

11月8日20：16，孟津電廠接調(diào)度令進(jìn)行#1主變倒送電操作，在用津5011開(kāi)關(guān)對(duì)#1主變充電時(shí)開(kāi)關(guān)合閘后跳閘，經(jīng)查開(kāi)關(guān)跳閘原因?yàn)?1高廠變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)檢查變壓器一、二次設(shè)備無(wú)異常。

11月9日聯(lián)系河南電科院專(zhuān)家入廠討論，并將波形發(fā)至國(guó)華研究院、變壓器廠家及繼電保護(hù)專(zhuān)家分析，均反饋從波形上來(lái)看合閘瞬間二次諧波值處于閉鎖差動(dòng)保護(hù)定值的臨界值，從曲線(xiàn)中也可看出鐵芯已過(guò)飽和，且從河南電科院油樣色譜分析來(lái)看，各項(xiàng)數(shù)值均正常，變壓器本身無(wú)故障。經(jīng)咨詢(xún)電氣一次專(zhuān)業(yè)，在10月28日對(duì)#1高廠變進(jìn)行高壓繞組直流電阻測(cè)試，綜上，各方專(zhuān)家初步確定是直流電阻測(cè)試導(dǎo)致的剩磁疊加所致。

3 變壓器勵(lì)磁涌流與剩磁的關(guān)系

3.1 將變壓器看做是一個(gè)強(qiáng)感性負(fù)載，即看做一個(gè)非線(xiàn)性電感，當(dāng)合閘時(shí)，變壓器上的電壓在變壓器內(nèi)部便產(chǎn)生一個(gè)磁通，當(dāng)變壓器有剩磁時(shí)，合閘 后所產(chǎn)生的磁通如果和剩磁性相同，則變壓器內(nèi)部的總磁通就會(huì)隨著電壓的升高而增加，從而勵(lì)磁涌流也會(huì)隨之增加。如果合閘后所產(chǎn)生的磁通和剩磁極性相反，則變壓器內(nèi)部的總磁通就會(huì)隨著電壓的升高而減小，從而削弱了勵(lì)磁涌流。

3.2 勵(lì)磁涌流與鐵芯飽和程度有關(guān)，變壓器繞組中的勵(lì)磁電流和磁通的關(guān)系由磁化特性所決定？，鐵芯越飽和，產(chǎn)生一定的磁通所需要的勵(lì)磁涌流就越大。由于在最不利的合閘瞬間，鐵芯中的磁通密度最大值可達(dá)2？，這時(shí)鐵芯的飽和情況將非常嚴(yán)重，因而勵(lì)磁電流的數(shù)值大增，勵(lì)磁涌流比變壓器的空載電流大100倍左右，在不考慮繞組電阻的情況下，電流的峰值出現(xiàn)在合閘后半周的瞬間。由于繞組具有電阻，這個(gè)電阻是要隨時(shí)間衰減的，對(duì)于容量小的變壓器衰減持續(xù)時(shí)間可達(dá)幾十秒。

3.3 勵(lì)磁涌流的大小與合閘瞬間電壓的有關(guān)，在交流電路中磁通總是落后于電壓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0，即在鐵芯里一開(kāi)始就建立了穩(wěn)定磁通，變壓器不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流;當(dāng) 合閘瞬間電壓為0時(shí)，它在鐵芯所建立的磁通為最大值（-m）。由于鐵芯的中磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒(méi)有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為0.因此，在鐵芯中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通fZ，其幅值為m。這時(shí)，鐵芯里面的總磁通？應(yīng)該看成連個(gè)磁通的疊加。鐵芯中的磁通開(kāi)始為0，到1/2T時(shí)，兩個(gè)磁通相加達(dá)到最大值，波形的最大值時(shí)？1波形幅值的兩倍。因此，在電壓瞬時(shí)值為0時(shí)，合閘情況勵(lì)磁涌流最大。

4 消除鐵芯剩磁的方法

控制或者消除鐵芯剩磁，最根本的方法是嚴(yán)格控制變壓器直流電阻測(cè)試時(shí)的電流。當(dāng)變壓器產(chǎn)生剩磁時(shí)，必須進(jìn)行消除剩磁才能正常送電。剩磁是因?yàn)樽儔浩麒F芯在磁化過(guò)程中磁滯損耗的結(jié)果，鐵芯磁化就是在外加磁勢(shì)的影響下，鐵芯材料內(nèi)的小磁極的有序排列?？梢愿鶕?jù)剩磁形成的機(jī)理，采取消除剩磁的措施：在變壓器高壓繞組兩端正反向通入直流電流，并逐漸縮小，縮小鐵芯的磁滯回環(huán)，達(dá)到消除剩磁的目的，這個(gè)比較困難。提高鐵芯的環(huán)境溫度，加速鐵芯材料的分子熱運(yùn)動(dòng)，使得有序排列的磁極重新紊亂，達(dá)到消磁的目的，不好控制。降低電壓等級(jí)的外加交流剩磁，即用一個(gè)低于變壓器額定電壓的交流電源給變壓器空載充電，這個(gè)比較普遍。

5 結(jié)論

鑒于以上情況，孟津電廠計(jì)劃將#1高廠變、#1高公變二次諧波制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)定值臨時(shí)由15%改為10%，以提高閉鎖的靈敏性，并申請(qǐng)?jiān)俅嗡碗姡碗姵晒罅⒓椿謴?fù)原定值。

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（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司）

作者簡(jiǎn)介：王闖，1986年11月24日，男，漢族，陜西西安，工程師，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，研究方向（從事電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方面的科研工作）。