引言

勵(lì)磁涌流是變壓器合閘電源時(shí)的一種暫態(tài)狀況,所有三個(gè)相以及接地中性點(diǎn)都有可能出現(xiàn)涌流。對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)來講,勵(lì)磁涌流可視為一種差動(dòng)電流。暫態(tài)涌流并不屬于故障條件,保護(hù)仍需制動(dòng),這是變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的重要因素。隨著電力變壓器制造中新型硅鋼性能的改進(jìn)以及采用速度很快的差動(dòng)繼電器,勵(lì)磁涌流現(xiàn)象變得更為突出。

1勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理及危害

變壓器鐵芯的非線性飽和特性會(huì)導(dǎo)致其空載合閘時(shí)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。涌流的波形、大小和持續(xù)時(shí)間取決于許多特性因素,如變壓器容量、繞組接法、合閘時(shí)電壓的相位角、合閘繞組所在部位、鐵芯的剩磁及磁化特性等。勵(lì)磁涌流僅流進(jìn)變壓器一側(cè)的保護(hù)區(qū)(即實(shí)際電源側(cè)）,由于在差動(dòng)保護(hù)看起來為真實(shí)的差動(dòng)電流而使繼電器動(dòng)作。

勵(lì)磁涌流主要分為:合閘涌流、合應(yīng)涌流和恢復(fù)涌流。其中,合閘涌流的本質(zhì)是合閘的時(shí)候,變壓器磁通不能突變。由于合閘角、主變剩磁等原因,會(huì)導(dǎo)致主變磁通飽和,產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流。變壓器縱差(分相差動(dòng)）保護(hù)用來保護(hù)主變?nèi)齻?cè),但是勵(lì)磁涌流始終是縱差(分相差動(dòng)）保護(hù)無法完全解決的問題,其原因在于用電量保護(hù)來保護(hù)磁聯(lián)系的元件,必然存在缺陷。

勵(lì)磁涌流主要危害:(1）可能引起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,造成投運(yùn)失敗,影響送電效率。(2）數(shù)值大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電力過大而受損,連續(xù)沖擊會(huì)降低變壓器繞組機(jī)械強(qiáng)度,損壞電氣設(shè)備。(3）導(dǎo)致周邊換流站直流換相失敗或功率波動(dòng)。

2涌流檢測(cè)方法

當(dāng)電力變壓器合閘電源時(shí),靈敏的差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)。為使差動(dòng)保護(hù)躲過涌流,必須采取措施使算法能區(qū)分涌流狀況與故障狀況。

波形對(duì)稱法:將流入繼電器的差流進(jìn)行微分,將微分后波形的前半周數(shù)據(jù)和后半周數(shù)據(jù)逐點(diǎn)做對(duì)稱比較,故障電流基本上是工頻正弦波,波形對(duì)稱。而勵(lì)磁涌流時(shí),三相差動(dòng)電流中有大量的二次諧波和三次諧波分量存在,波形發(fā)生畸變、間斷、不對(duì)稱,利用算法檢測(cè)出這種畸變,即可識(shí)別出勵(lì)磁涌流。

諧波分析法:勵(lì)磁涌流時(shí),含有大量的偶次諧波分量存在,正常一次側(cè)故障電流不含有二次或其他偶次諧波。諧波隨峰值磁通密度向飽和狀態(tài)升高而增大。涌流為一種波形偏離時(shí)間軸的非對(duì)稱電流。一般的涌流含有相當(dāng)成分或大量的二次和三次諧波以及數(shù)量值依次衰減的高次諧波。

3實(shí)例分析

3.1事件經(jīng)過

2017年5月10日16:24,在江蘇某220kV變電站2號(hào)主變檢修后的送電過程中,當(dāng)值班員合上2號(hào)主變2502開關(guān)時(shí),2號(hào)主變第一套(778）差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,2號(hào)主變2502開關(guān)合閘后立即跳閘。

3.2后臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)檢查

2號(hào)主變第一套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的后臺(tái)顯示信號(hào)如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)檢查情況:

(1）2號(hào)主變第一套(778）差動(dòng)保護(hù)B相動(dòng)作,第二套（303）差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作,差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值0.7Ie=0.44A,第一套差動(dòng)保護(hù)裝置檢查結(jié)果如圖2所示。(2）2號(hào)主變保護(hù)裝置及220kV其他運(yùn)行設(shè)備保護(hù)裝置未發(fā)出PT斷線或PT失壓等異常報(bào)警信號(hào)。（3）2號(hào)主變第一套（778）差動(dòng)保護(hù)裝置打印的故障錄波器波形圖(圖3）顯示:2號(hào)主變第一套(778）保護(hù)高壓側(cè)電流波形偏向時(shí)間軸的一側(cè),220kV系統(tǒng)母線電壓三相波形未發(fā)生畸變。（4）調(diào)度遠(yuǎn)方故障錄波圖,如圖4所示,其電壓電流波形與圖3顯示結(jié)果一致。

3.3綜合判斷

根據(jù)金壇變2號(hào)主變的檢查過程可知（最主要還是檢查電壓）:

（1）2號(hào)主變雙套主保護(hù)中僅有一套差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作（兩套保護(hù)勵(lì)磁涌流閉鎖原理不同,第一套差動(dòng)保護(hù)采用諧波制動(dòng)原理,第二套差動(dòng)保護(hù)采用波形畸變識(shí)別原理,所以一套動(dòng)作,一套不動(dòng)作是有可能的。如果是變壓器有故障,不太可能一套動(dòng)作,另一套不動(dòng)作）。(2）在未調(diào)閱錄波圖或保護(hù)文件前,可初步判斷:220kV母線電壓無異常,220kV其他線路保護(hù)裝置無啟動(dòng),無相關(guān)失壓信號(hào)發(fā)出。(3）2號(hào)主變保護(hù)裝置及220kV其他運(yùn)行設(shè)備保護(hù)裝置未發(fā)出PT斷線或PT失壓等異常報(bào)警信號(hào)。(4）觀察高壓側(cè)電流波形特征:1）偏向時(shí)間軸一側(cè)(最明顯的特征）:2）波形是間斷的,且間斷角很大:3）在一個(gè)周期內(nèi)正半波與負(fù)半波不對(duì)稱:4）同一時(shí)刻三相涌流和近似于零。

由此可排除送電范圍內(nèi)接地短路的情況,基本判斷為2號(hào)主變2502開關(guān)合閘過程中出現(xiàn)勵(lì)磁涌流,隨后重新試送2502開關(guān),試送成功。

4應(yīng)對(duì)措施

（1）主變有檢修工作的,工作結(jié)束驗(yàn)收時(shí)務(wù)必確認(rèn)是否進(jìn)行過直流電阻測(cè)試,對(duì)進(jìn)行過直阻測(cè)試的,必須消磁后方可通過驗(yàn)收。（2）對(duì)于連續(xù)空載充電（2次以上）的變壓器,應(yīng)查看勵(lì)磁涌流大小,對(duì)勵(lì)磁涌流大的情況,應(yīng)分析原因并采取整改措施。（3）有條件的變電站應(yīng)配置選相合閘裝置,此裝置操作簡(jiǎn)單且不改變現(xiàn)有設(shè)備結(jié)構(gòu)。（4）為避免換流站近區(qū)500kV變壓器充電產(chǎn)生較大的勵(lì)磁涌流對(duì)在運(yùn)直流造成影響,正常情況下從中壓側(cè)充電,高壓側(cè)合環(huán)。

5結(jié)語

新變壓器啟動(dòng)調(diào)試需要檢驗(yàn)主變差動(dòng)保護(hù)躲過勵(lì)磁涌流的性能,測(cè)錄投切過程中勵(lì)磁涌流和電磁暫態(tài)過程。而主變空載合閘仍會(huì)發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)情況,需要對(duì)新變壓器選型進(jìn)行篩選,現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員熟練掌握涌流抑制措施,即便發(fā)生誤動(dòng)造成斷路器跳閘,也能快速正確處理,確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。