勵磁涌流引起差動保護動作的分析判斷

摘 要：文章從電網運行中的實際例子出發，對110kV主變復電過程中引起的勵磁涌流進行了分析，揭示出其可能引起差動保護動作的可能，通過實際例子分析得出其完整的動作原理，并提出了改良和防范的措施。

關鍵詞：變壓器；勵磁涌流；差動保護

引言

變壓器勵磁涌流是變壓器全電壓充電時在其繞組中產生的暫態電流。變壓器勵磁涌流不僅導致繼電保護誤動，由其衍生的電網電壓驟降、諧波污染、和應涌流、鐵磁諧振過電壓等都給電力系統運行帶來不可低估的負面影響。為防止變壓器的勵磁涌流引起差動保護誤動作，盡管已經有多種方法，但對于當前還在運行的較早期的保護設備，就不同程度的存在一定的局限性。

1 勵磁涌流發生的原理

開關合閘瞬間電壓為最大值時的磁通變化在交流電路中，磁通Φ總是落后電壓u90°相位角。如果在合閘瞬間，電壓正好達到最大值時，則磁通的瞬間值正好為零，即在鐵芯里一開始就建立了穩態磁通，在這種情況下，變壓器不會產生勵磁涌流。但如果合閘瞬間電壓為零值時的磁通變化當合閘瞬間電壓為零值時，它在鐵芯中所建立的磁通為最大值（-Φm）?？墒?，由于鐵芯中的磁通不能突變，既然合閘前鐵芯中沒有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為零。此時就為勵磁涌流的產生提供了可能。下面以一個實際例子進行說明。2014年6月4日18點28分，110kV東升站#1主變送電，合上#1主變110kV 1101開關后比率差動動作，跳開1101開關。經過檢查現場設備情況后無發現一次、二次設備故障，分析保護動作信息和查看錄波報文后認為是#1主變空充過程中出現的勵磁涌流超過差動保護的動作值，二次諧波制動電值不夠大，導致比率差動動作。19點51分合上#1主變110kV 1101開關，19點59分恢復#1主變正常運行。根據保護裝置動作信息、后臺監控SOE報文、故障錄波圖及設備檢查結果，排列東升站#1主變110kV 1101開關、保護動作時序圖如圖1所示：

圖1 2014年6月4日東升站保護動作時序圖

圖2 故障錄波裝置中的報告

2 勵磁涌流發生的原因分析

通常，勵磁涌流的波形分為兩種：一種是偏向時間軸一側的單向勵磁涌流；另一種是分布于時間軸兩側的對稱性勵磁涌流。從圖3可以看出A、B、C三相差流為明顯的勵磁涌流波形，而保護動作前后110kV 1M母線電壓A、B、C三相基本對稱，沒發生突變。

保護裝置整定的定值中比率差動起動定值為0.3I/In0，比率差動的二次諧波制動比為15%，二次諧波制動的交叉閉鎖時間為3個周波，即為60ms。

根據保護裝置動作報告，差動保護動作跳閘時的A、B、C三相差動電流分別為：1.78I/In0、1.52I/In0、0.81I/In0，A、B、C三相制動電流分別為：1.91I/In0、1.64I/In0、0.81I/In0。

根據廠家說明書，差動電流Id=|I高側+I低側|，制動電流Ir=|I高側|+|I低側|，故算出保護動作時，A相、B相、C相均在保護動作區內，如圖5所示。

圖5 #1主變差動保護特性曲線圖

3 結束語

勵磁涌流是由于變壓器鐵芯磁通飽和所引起的沖擊電流，其大小與變壓器等值阻抗、合閘初相角、剩磁大小、繞組接線方式、鐵芯結構及材質等因素有關。在變壓器的鐵芯磁通未飽和時，勵磁繞組電感很大，勵磁電流很小甚至可忽略不計；而當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，由于磁鏈不能突變，會產生自由直流分量，經過一段時間后變壓器鐵芯磁通飽和，變壓器勵磁繞組電感降低，將出現數值很大的勵磁電流，也就是我們所說的勵磁涌流。因此，東升站#1主變差動保護動作是因勵磁涌流導致的偶然性事件，對于如何避免此類事件的發生，是一個值得探討的問題。

參考文獻

[1]戈曉軍.兩種變壓器差動保護原理比較與校驗方法[J].機電信息，2011（18）.

[2]荀堂生，徐鋒.輸電線路差動保護技術研究進展[J].儀器儀表用戶，2011（03）.

[3]徐海燕，牛昆鵬.差動保護判據及其分析方法的研究[J].機電信息，2011（18）.

[4]劉煉，劉萍.海上石油平臺海纜保護繼電器二次極性的分析與討論[J].機電信息，2011（21）.

作者簡介：羅其鋒（1982-），男，廣東四會人，碩士研究生，工程師，主要研究方向為電力系統繼電保護。