《变压器空载合闸——励磁涌流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变压器空载合闸——励磁涌流（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2008.03.05恩施变#1主变调 档后送电时跳闸分析-励磁涌流2008年03月05日16:34:27，恩施变电站在执行网调综字122号指令票时，恩#1主变B相故障，#1主变第一、二套SGT756差动保护、FST-500非电量保护动作，恩5021开关直接三跳，#1主变故障录波器动作，故障录波器显示故障电流为：IB=1.196KA，I0=0.501KA。事后经分析为主变充电时,励磁涌流过大引起变压器差动保护动作。问题：什么是励磁涌流？当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流。 #1主变第一套保护故障录波图
2、产生励磁涌流的原因分析感应电动势：直流铁芯线圈中，磁通恒定，在铁芯和线圈中不会产生感应电动势。而交流铁芯线圈中的电流是交变的，变化的电流产生变化的磁通，从而产生感应电动势。电压u的相位比磁通相位超前90度感应电动势比磁通滞后90度在正弦电压作用下，影响交流铁芯线圈工作的因素有铁 芯的磁饱和、漏磁通、线圈电阻、磁滞、涡流等。当两端电压为正弦波时，磁通为正弦波，考虑到磁饱和 、磁滞等因素，励磁电流i和磁通呈非线性关系，电流不 是按正弦规律变化的。（如下图所示）小问题:为什么会饱和呢？了解了变压器电磁基本原理之后，我们来分析一下变 压器空载合闸时的过程令合闸时交流电压为：为空载合闸时电压u的初相位，
3、为了简化分析过程，我们暂不考虑变压器 的内阻（实际中内阻的存在是使变压器的暂态分量衰减的主要原因）。式表明：空载合闸时磁通的大小与电源电压的初相角有关。且从 式可以看出，有两个分量，第一个稳态分量（即不会随着时间的 推移和减少），第二个为暂态分量，由于变压器内阻的存在，此项会 随着时间的推移逐渐衰减至。下面分两种极端情况讨论：、当时合闸：上式表明：变压器合闸后直接进入了稳态过程，没有暂态过程，此时的励 磁电流即为变压器稳定情况下的空载电流。（实际情况下此电流很小，一 般不超过额定电流的）、当时合闸：此时磁通有两个分量 和由下面的波形图可以看出：在空载合闸后的半个周期瞬间t=时， 磁通达到最大值
4、m，若考虑剩磁，铁芯中磁通有可能达到更高数值 。时合闸波形图变压器正常运行时，磁路已经趋于饱和，当磁通为m时，铁芯深度饱和，因而励磁电流急剧增大，如由图所示。（实际中电流由两部分组成，有功和无功分量，i近似于与相位相同。在这种情况下合闸，冲击电流可以达到稳态运行时空载电流的几十到百余倍，为额定电流的倍。任何瞬间励磁涌流处于这两种极端情况之间。对于三相变压器，由于各相电压在时间上互差度相位角，所以无论在任何瞬间合闸，总会有一相处于空载电流达到最大或接近于最大励磁涌流的情况。由于变压器线圈存在内阻，励磁涌流会逐渐衰减到正常时的稳态值，而不会维持太久。一般小容量变压器约几个周期就可以达到稳态值，而大
5、容量变压器的衰减时间可以延续到s左右，但通常在s内已大大衰减。(衰减快慢取决于一次侧的时间常数T=L/r)励磁涌流的特点:1、包含很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴 的一侧。2、包含很大量的高次谐波，以而次谐波为主。3、波形之间出现间断。励磁涌流典型波形综合以上几点，对比我站当时故障录波图进行分析，可以初步判定：#1主变合闸时B相出现较大的励磁涌流，因为变压器的励磁涌流仅流经变压器的高压侧，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡，引起变压器差动保护动作，直接跳闸。励磁涌流的危害：1 引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败；2 变压器出线短路故障切除时所产生的电压突增，
6、诱发变压器保护误动，使变压器各侧负荷停电； 3 A电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，诱发邻近其他B电站、C电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”而误跳闸，造成大面积停电；4 数值很大的励磁涌流会变压器及断路器因电动力过大受损；5 诱发操作过电压，损坏电气设备；6 励磁涌流中的直流分量电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护装置的正确动作率； 7 励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。8 造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作。 防止励磁涌流影响的方法：（一是防止磁路饱和，二是躲）“防止磁路饱和”是指：通过控制合闸相位角，避免出现磁路饱和； “躲”是指物
7、理的或数学的方法针对励磁涌流的特征进行识别，以期在变压器空投电源时闭锁继电保护装置 。当前电力系统多禁止采用非全相的分相分时操作，主要采取“躲”的策略。主要方法：1、采用具有速饱和铁心的差动继电器。2、鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；3、采用二次谐波制动。4、在电流速断保护中加入一段延时（适用于小系统）。存在的问题：一、捕捉不产生偏磁的电源电压合闸角只有两个，即正弦电压的两个峰值点 （90或270），如果偏离了这两点，偏磁就会出现，这就要求控制合闸环节的所有机构（断路器）要有精确、稳定的动作时间，如动作时间漂移1毫秒，合闸相位角就将产生18的误差。此外，三相电压的峰值并不是同时到来，而是相互
8、相差120，为了完全消除三相励磁涌流，必须断路器三相分时分相合闸才能实现，而当前的电力操作规程禁止这种会导致非全相运行的分时分相操作，何况有些断路器在结构上根本无法分相操作。二、用物理和数学方法识别励磁涌流的难度相当大，励磁涌流的特征和因素有关，例如合闸相位角、变压器的电磁参数等。大量学者和工程技术人员通过几十年的不懈努力仍不能找到有效的方法，因其具有很高的难度，也就是 说“躲避”的策略困难重重，这一策略的另一致命弱点是容忍励磁涌流的出现，它对电网的污染及电器设备的破坏性依旧存在。本篇讲义主要针对励磁涌流产生的原因建立了一个简化模型，进行了简单的分析，实际情况中还有很多复杂因素要考虑，欢迎大家继续探讨并对讲义中存在的问题提出意见。谢谢！2008.04
