大型變壓器因試驗產生剩磁的影響以及消除剩磁的方法

摘要：大型機組500KV變壓器因測量直流電阻，導致變壓器產生剩磁，在恢復空載送電時，引起重瓦斯保護或者差動保護動作，使得變壓器不能正常送電，機組不能按時啟動并網;同時，對變壓器和電網造成沖擊影響。本文通過對我廠600MW機組變壓器測量直流電阻產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生以及有效消除產生的剩磁，并對電力同行具有一定的指導意義。

關鍵詞：大型變壓器;試驗產生剩磁;重瓦斯或者差動保護動作;消除剩磁的方法

1引言

1.1 我廠高壓廠用變壓器簡稱高廠變。高廠變高壓側接自發電機出口斷路器。本廠每臺600MW汽輪發電機組配用一臺高廠變和一臺高壓公用變壓器，兩臺汽輪發電機組設一臺高壓廠用備用變壓器。高廠變型號為SFFZ10-70000/19，即三相、油浸風冷式、有載調壓變壓器。高壓公用變壓器型號為SFZ10-31500/19，即三相、油浸風冷式、有載調壓變壓器。高壓廠用備用變壓器型號為SFFZ-70000/500，即三相、油浸風冷式、有載調壓變壓器。高廠變的主保護有差動保護和瓦斯保護，一個檢測外部故障，另一個檢測內部故障。

主要技術參數為：

型? ? 號? ? ? ? ? ? ? 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? ? ? ? ? ? ? 三相

額定頻率? ? ? ? ? ? ? 50Hz

聯結組標號? ? ? ? ? ? D，yn1-yn1

2 主變空充電保護動作跳閘經過

2.1 高廠變差動保護動作經過

11月8日20：16，孟津電廠接調度令進行#1主變倒送電操作，在用津5011開關對#1主變充電時開關合閘后跳閘，經查開關跳閘原因為#1高廠變差動保護動作，現場檢查變壓器一、二次設備無異常。

11月9日聯系河南電科院專家入廠討論，并將波形發至國華研究院、變壓器廠家及繼電保護專家分析，均反饋從波形上來看合閘瞬間二次諧波值處于閉鎖差動保護定值的臨界值，從曲線中也可看出鐵芯已過飽和，且從河南電科院油樣色譜分析來看，各項數值均正常，變壓器本身無故障。經咨詢電氣一次專業，在10月28日對#1高廠變進行高壓繞組直流電阻測試，綜上，各方專家初步確定是直流電阻測試導致的剩磁疊加所致。

3 變壓器勵磁涌流與剩磁的關系

3.1 將變壓器看做是一個強感性負載，即看做一個非線性電感，當合閘時，變壓器上的電壓在變壓器內部便產生一個磁通，當變壓器有剩磁時，合閘 后所產生的磁通如果和剩磁性相同，則變壓器內部的總磁通就會隨著電壓的升高而增加，從而勵磁涌流也會隨之增加。如果合閘后所產生的磁通和剩磁極性相反，則變壓器內部的總磁通就會隨著電壓的升高而減小，從而削弱了勵磁涌流。

3.2 勵磁涌流與鐵芯飽和程度有關，變壓器繞組中的勵磁電流和磁通的關系由磁化特性所決定？，鐵芯越飽和，產生一定的磁通所需要的勵磁涌流就越大。由于在最不利的合閘瞬間，鐵芯中的磁通密度最大值可達2？，這時鐵芯的飽和情況將非常嚴重，因而勵磁電流的數值大增，勵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，電流的峰值出現在合閘后半周的瞬間。由于繞組具有電阻，這個電阻是要隨時間衰減的，對于容量小的變壓器衰減持續時間可達幾十秒。

3.3 勵磁涌流的大小與合閘瞬間電壓的有關，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，電壓正好達到最大值時，則磁通的瞬間值正好為0，即在鐵芯里一開始就建立了穩定磁通，變壓器不會產生勵磁涌流;當 合閘瞬間電壓為0時，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有磁通，這一瞬間仍要保持磁通為0.因此，在鐵芯中就會出現一個非周期分量的磁通fZ，其幅值為m。這時，鐵芯里面的總磁通？應該看成連個磁通的疊加。鐵芯中的磁通開始為0，到1/2T時，兩個磁通相加達到最大值，波形的最大值時？1波形幅值的兩倍。因此，在電壓瞬時值為0時，合閘情況勵磁涌流最大。

4 消除鐵芯剩磁的方法

控制或者消除鐵芯剩磁，最根本的方法是嚴格控制變壓器直流電阻測試時的電流。當變壓器產生剩磁時，必須進行消除剩磁才能正常送電。剩磁是因為變壓器鐵芯在磁化過程中磁滯損耗的結果，鐵芯磁化就是在外加磁勢的影響下，鐵芯材料內的小磁極的有序排列。可以根據剩磁形成的機理，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，達到消除剩磁的目的，這個比較困難。提高鐵芯的環境溫度，加速鐵芯材料的分子熱運動，使得有序排列的磁極重新紊亂，達到消磁的目的，不好控制。降低電壓等級的外加交流剩磁，即用一個低于變壓器額定電壓的交流電源給變壓器空載充電，這個比較普遍。

5 結論

鑒于以上情況，孟津電廠計劃將#1高廠變、#1高公變二次諧波制動差動保護定值臨時由15%改為10%，以提高閉鎖的靈敏性，并申請再次送電，送電成功后立即恢復原定值。

參考文獻：

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[3]GB/T27743-2011，變壓器專用設備檢測方法[S].

[4]王建.電機變壓器原理與維修[M]北京：中國勞動社會保障出版社，2012.

[5]DL/T573-2010，電力變壓器檢修導則[S].

（作者單位：國家能源集團國華孟津發電有限責任公司）

作者簡介：王闖，1986年11月24日，男，漢族，陜西西安，工程師，工學學士學位，研究方向（從事電力系統及其自動化方面的科研工作）。