變壓器空載合閘失敗的分析和防范對策

伍常林

（華東瑯琊山抽水蓄能責任有限公司，安徽滁州239000）

變壓器空載合閘失敗的分析和防范對策

伍常林

（華東瑯琊山抽水蓄能責任有限公司，安徽滁州239000）

簡要介紹了瑯琊山抽水蓄能電站主接線和變壓器保護的基本配置，針對一起勵磁涌流導致2號變壓器空載合閘失敗事件進行詳細分析；提出了減少勵磁涌流引起保護誤動的防范對策。

變壓器；勵磁涌流；二次諧波；保護

變壓器差動保護是電力變壓器的主保護，但正確動作率始終在50%～60%。其中勵磁涌流導致變壓器差動保護誤動作較常見[1]。因此，充分認識勵磁涌流并有效減少勵磁涌流對變壓器差動保護的影響就變得十分重要。

以某抽水蓄能電站因勵磁涌流引起2號變壓器空載合閘失敗為例，詳細分析原因并提出了減少勵磁涌流引起變壓器保護誤動的一些防范對策。

1 電站主接線運行方式

電站總裝機容量4×150 MW，變壓器容量為360/180/180 MVA，連接組別為YN，d11，d11，采用“兩機一變”送出，電壓等級為220 kV，一次主接線見圖1。

正常運行時，220 kV系統(tǒng)采用內(nèi)橋運行，即4700開關合環(huán)運行；當變壓器檢修時，應先對220 kV合環(huán)系統(tǒng)進行解環(huán)，再拉開相應單母線的開關4771（或4772）進行轉檢修操作；恢復線路時操作順序與檢修步驟相反。當任何1臺變壓器保護動作出口后，分別斷開相應的線路開關4771（或4772）和4700開關，220 kV系統(tǒng)轉為單母線運行。

圖1 一次主接線

變壓器保護主要有差動保護、零序過流保護、低壓過流保護、高低壓側接地保護、機組開關失靈保護、瓦斯保護和溫度保護等。其中差動保護采用差動速斷保護和交叉閉鎖方式。變壓器空投時，當差動速斷電流＞4 A時，差動速斷就會立即動作，保護出口；交叉閉鎖中各相勵磁涌流波形、幅值及二次諧波的含量不相同，只要三相涌流中任一相滿足閉鎖條件，將交叉閉鎖縱差保護出口，保護不會動作。交叉閉鎖縱差保護邏輯如圖2所示。

圖2 交叉閉鎖縱差保護邏輯

2 變壓器空載合閘失敗分析

某日2號變壓器小檢修，測試直流電阻試驗合格后立即對變壓器空載合閘，在合上2號變壓器高壓側線路開關4772時，2號變壓器差動保護動作，變壓器高壓側線路開關4772跳閘。

在變壓器充電過程中現(xiàn)場無異味或異響發(fā)生，對變壓器外觀檢查也未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，檢查電纜連接處也未發(fā)現(xiàn)明顯的放電跡象。且2號變壓器剛完成直流電阻試驗，試驗數(shù)據(jù)合格，排除了變壓器內(nèi)部故障。從歷史事件列表中查看，2號變壓器第1套差動保護87T1未動作，第2套差動保護87T2動作，非電氣量的保護動作信號也未收到。

對2號變壓器第2套差動保護87T2波形（圖3）分析。2號變壓器空載合閘中的波形間斷，且在1個周期內(nèi)正半波與負半波不對稱；含有直流分量和高次諧波分量，其中以二次諧波為主；其衰減時間約為8 s左右，屬勵磁涌流波形特性。而且差動電流都小于4 A，差動速斷保護未啟動，更可確認變壓器內(nèi)部無故障。

對圖3波形曲線中數(shù)值分析，各相勵磁涌流中二次諧波電流比為：A相電流中二次諧波比12．3%，B相電流二次諧波比22．6%，C相電流二次諧波比23．7%，如表1所示。

圖3 第1次合閘勵磁涌流波形

表1 保護裝置記錄數(shù)據(jù)及計算二次諧波比

懷疑是差動保護中二次諧波制動比設置過大造成差動保護誤動作。查看2號變壓器保護定值：第1套差動保護87T1中二次諧波比為20%，第2套差動保護87T2中二次諧波比為25%。第1套差動保護87T1中二次諧波制動中B相和C相大于20%，涌流閉鎖保護出口，該保護未動作，工作正常；而第2套差動保護87T2中A相、B相和C相二次諧波制動比均小于25%，涌流不滿足閉鎖保護出口條件，保護動作，導致2號變壓器空載合閘不成功。經(jīng)查閱相關資料：一般為躲過勵磁涌流，防止變壓器差動保護誤動作，要求二次諧波制動設置在15%～20%[2]。

通過上述分析，排除變壓器內(nèi)部故障，將87T2保護二次諧波制動比設為20%后，申請再次送電，變壓器空載合閘成功。

3 防止變壓器差動保護誤動防范對策

變壓器空載合閘保護誤動一般都是由勵磁涌流造成的，而變壓器的勵磁涌流大小主要與合閘電壓大小、合閘角、剩磁、繞組接線方式、鐵心結構及材質(zhì)等因素有關。

為減少勵磁涌流引起的差動保護誤動，根據(jù)上述分析和實際工作中的一些總結，提出如下防范對策：

（1）變壓器投運前應對差動保護整定值綜合考慮，必須避開合閘時最大勵磁涌流引起的差流，同時要保證差動保護靈敏度必須大于2。

（2）比率制動系數(shù)必須滿足外部短路故障時制動電流較大，內(nèi)部短路故障時制動電流最小，確保差動保護的可靠動作。

（3）為避開勵磁涌流，防止差動保護誤動作，一般二次諧波制動范圍最好設置在15%～20%。具體情況應結合現(xiàn)場一次設備情況設定，這樣保護裝置才能有效保證一次設備的正常運行。

（4）避免TA參數(shù)差異引起差流，減小勵磁涌流對保護的影響，應對TA飽和特性曲線進行精確試驗，特別關注變壓器聯(lián)接組別對高/低壓側TA接線影響。

（5）變壓器差動保護一般選擇交叉閉鎖保護，雖然靈敏度有所欠缺，但是大大減少保護誤動，提高了可靠性[3]。

（6）完成變壓器直流電阻試驗后，可用直流消磁法或交流消磁法對變壓器消磁，達到消除剩磁或降低鐵心磁通峰值的目的[4]，從而減少勵磁涌流。

（7）變壓器的勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動時，可適當調(diào)整差動保護啟動門檻定值和差動保護二次諧波制動系數(shù)定值。

[1]王維儉．電氣主設備繼電保護原理與應用[M]．北京：中國電力出版社，2002．

[2]賀家馬，宋從鉅．電力系統(tǒng)繼電保護原理[M]．天津：天津大學出版社，2004．

[3]鄭濤，曹志輝．基于模糊邏輯的變壓器勵磁涌流二次諧波閉鎖方案[J]．電力系統(tǒng)自動化，2009，33（2）∶61－65．

[4]岳志剛，楊國旺，曲艷華．勵磁涌流對差動保護的影響及其對策[J]．高壓電器，2005，41（1）∶48－50．

（本文編輯：楊勇）

Analysis on No-load Closing Failure of Transformer and the Countermeasures

WU Chang-lin
（East China Langyashan Pumped-storage Power Co．，Ltd．，Chuzhou Anhui 239000，China）

Main lines and the basic configuration of the transformer in Langyashan Pumped-Storage Power Co．Ltd．a(chǎn)re introduced．The paper expounds no-load closing failure of transformer No．2 due to excitation surge current and proposes the countermeasures against maloperation of protection caused by excitation surge current．

transformer；excitation surge current；secondary harmonic；protection

TM406

：B

：1007－1881（2013）05－0026－02

2012-09-28

伍常林（1980-），男，重慶人，工程師，從事電氣運行工作。