中国期刊网www.qikanchina.net 涌流对变压器保护定值整定的影响分析 张璐1 李玉涛1 张博2 (1.国网河南省电力公司南阳供电公司河南南阳473000,2.国网河南省电力 公司电力科学研究院河南郑州450052) 摘要:在大型变压器在空载合闸过程中回产生激磁涌流与和应涌流。一定 条件下涌流的存在会引起保护误动作,影响设备的正常运行。本文分析了激磁涌 流与和应涌流产生的机理及影响因素,指出防止保护误碰的整定措施。 关键词:励磁涌流;和应涌流;保护定值;定值整定 引言变压器中的涌流主要有三种:空载合闸的励磁涌流、外部故障切除后的 电压恢复性涌流及变压器的和应涌流。当发电厂或变电所内母线上连接两台或两 台以上的变压器时,如果一台变压器进行空载合闸,在变压器绕组中将出现励磁 涌流,与此同时,在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌 电流,称作和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关、交替产生。大容量变压器 空载合闸的暂态过程持续时间长,和应涌流增长也较缓慢,可能会引起保护误动 实际工程中,和应涌流与励磁涌流引起的保护误动作事件主要发生在新建变电站的投运过程中。一般经过保护整定后,可以将和应涌流与励磁涌流的影 响控制在有限的范围内。但是和应涌流与励磁涌流的发生存在隐蔽性,因此,有 必要深入讨论总结应对和应涌流与励磁涌流的保护整定措施。 励磁涌流产生的机理及影响因素电力变压器在空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时,由于变压器 铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征,会产生相当大的励磁电流,称为励磁 涌流。励磁涌流的数值很大,有时可以达到额定电流的3~8 倍。励磁涌流产生 的根本原因是当变压器空载时,由于磁链不能突变,从而产生的非周期磁链,使 得变压器铁芯饱和所致。 空载合闸激磁涌流的大小和衰减速度主要受以下因素的影响: (1)变压器铁芯的饱和特征以及铁芯的额定工作磁密。对于大容量变 压器,铁芯额定工作磁密与饱和磁密比较接近(现代变压器的饱和磁通倍数经常 1.2-1.3,甚至低于1.15),所以当电压过高或者频率减低时,容易发生过励磁。 (2)变压器平均励磁电感,漏感和合闸前电源系统的内电感。若忽略 漏感和系统电感的影响,励磁涌流主要受平均励磁电感的影响。当其他条件相同 时,空载电流小的变压器因平均励磁电感大而导致空载励磁电流衰减较慢。 中国期刊网 www.qikanchina.net (3)回路中等效电阻(变压器铁耗、铜耗和以及合闸前电源系统的内 电阻)。对于大容量变压器,由于采用高磁导率的低损耗冷轧硅钢片,电阻较小, 时间常数大,激磁电流的衰减较慢。 (4)变压器送电前铁芯的剩磁。即使是变压器在激磁电流的过零点熄 弧断电,也会有剩磁。如果变压器送电时的断路器的合闸角没有进行控制选择, 则剩磁对激磁电流的影响具有随机性。 (5)合闸时送电电压的电压大小及合闸角度。如果送电断路器在合闸 前,电源侧的电压过高,可能导致变压器铁芯的激磁增大。 和应涌流产生的机理及影响因素变压器空载合闸产生的励磁涌流含有很大的直流分量和大量非周期分量, 该直流分量流经其并联的中性点接地变压器的励磁电抗,使变压器铁心趋向饱和, 从而产生相应的和应涌流。 和应涌流相对于励磁涌流而言,和应涌流为反向的,即当变压器空载合 闸而铁心为正向饱和时,并联运行变压器的铁心趋向反向饱和。变压器由初始的 不饱和状态逐渐过渡到饱和状态,和应涌流将由小到大逐步增长,和应涌流的大 小与励磁涌流的大小有关。 影响和应涌流的因素主要有: (1)系统电阻。系统电阻对和应涌流的产生和衰减都有影响。系统电 阻和变压器电阻的比值越大,越容易产出和应涌流,且和应涌流出现得较早,幅 值较大,衰减较慢。较大电压等级的小系统中系统电阻较大,所以容易产出和应 涌流,而且衰减速度也较慢。 (2)线路阻抗。与系统电阻的影响类似,线路阻抗较大时,更容易产 生和应涌流。但是较大的线路阻抗会使线路有较大压降,这一因素将会减低和应 涌流的影响。 (3)剩磁。剩磁越大,合闸励磁涌流越大,和应涌流也越大,且到达 最大值的速度也更快。 (4)并联变压器的负载大小。负载越大,和应涌流越小,峰值出现的 也越晚。即空载合闸时,和应涌流最大。 保护定值整定