一起由于变压器励磁涌了引发的跳闸事件及处理办法 - 图文

2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文

一起由于变压器励磁涌流产生的断路器跳闸事件及解决办法

新疆昌吉电业局 高宝琪

[摘 要]通过对一起由于变压器合闸的励磁涌流产生的断路器跳闸事件的分析及处理方法，通过对变压器励磁涌流产生的原因分析，提出的建议及解决措施。

[关键词] 励磁涌流； 断路器 ；零序电流

一、引言

励磁涌流（inrush current)的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。 在不同的情况下将产生如下所述的初始（initial inrush)、电压复原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。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，特点如下：

1)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，主要是偶次谐波，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

2)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过(0.25～0.5)In。

3)一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。

4)励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。

下面就是一起因变压器励磁涌流影响产生的一起事故，及解决方法：

二 跳闸前运行方式

110kV I、II母联络运行,I母带池沁线热备用、110kV沁格线运行（新间隔送电）， II母带2号主变、天沁线运行；110kV线路备自投投入运行，即“跳天沁、合池沁”，35kV I、II母联络运行I母带沁鸿线、沁宝线运行 II母带沁丁线、沁优线运行、沁鸿二线冷备用，10kV II母带沁煤线、沁佳线、沁松线、沁泰线、沁达线、沁晶线、2号所用变、4号电容器运行。

三 故障情况分析：

2011年9月28日22：32分，在对110kV某某变110kV沁格线对侧（泰格硅业开关站2号电炉变）送电过程中，某某变110kV天沁线零序I段保护动作，跳开110kV天沁线断路器，110kV母线

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电压缓慢降低，110kV进线备自投未动作，110kV某某变失压，4号电容器因低电压保护动作跳闸。线路保护及备自投联切小电源压板未投入。保护人员在现场检查故障录波图如下：

1、110kV天沁线保护装置动作行为分析

110kV天沁线保护装置型号：许继电气生产的WXH-813A/1/R1保护装置,CT变比为：600/1。110kV天沁线跳闸时，天沁线保护装置显示报文如下：

启动动作时间：2011年9月28日22时32分24秒575毫秒 动作元件名称：零序I段动作 动作相对时间：012毫秒 故障测距 测距参数0.00km 故障测距故障参数 A相电流0.209∠150A B相电流0.56∠353A C相电流0.562∠227A 测距结果：0.00km 天沁线零序I段定值：

零序控制字：0x0001(投入零序I段。零序II、III、IV、零序III段经方向、零序IV段经方向、零序II段永跳、零序III段永跳控制字均为0，表示未投入)

零序I段电流定值：0.5A，时间：0s 零序II、III、IV段电流定值：20A，时间10s

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根据录波图形分析可知，在110kV天沁线跳闸时刻，B相电流明显偏向于时间轴的上侧，C相电流偏向与时间轴的下侧。对跳闸时刻的A、B、C电流进行谐波分析发现：110kV天沁线A相电流基波为：0.2040，二次谐波为0.1071，B相电流基波为：0.5898，二次谐波为：0.1675，C相电流基波为：0.623，二次谐波为：0.1784，B、C两相含有较高的二次谐波，且B、C相均含有直流分量，B、C两相电流具有明显的励磁涌流特征。一次电流约为360A，故可推断该励磁涌流应为对侧110kV泰格变2号炉变送电时所产生的励磁涌流，不是故障电流。经保护厂家分析认为：

（1）9月28日22时32分在沁格线对侧送电时，天沁线WXH-813A保护受此扰动而启动。 （2）保护启动后产生了零序电流，此零序电流大小满足零序I段定值（大于0.5A），且零序电压滞后零序电流135度，满足零序功率正序方向（满足动作区30度到190度），因此零序I段保护瞬时出口跳闸。

(3)电压中谐波含量较大，产生了较大的零序电压。且A相电流在保护启动前后没有变化，而B相电流、C相电流均有明显变化，初步判断由此产生了零序电流，从而直接导致了此次零序保护的动作出口。

许继厂家分析结果示意图

根据故障录波图，厂家建议

（1）、变压器空载合闸时，励磁涌流不仅仅是电气关系，三相存在不平衡，存在零序电流。 （2）、建议空投变压器时退出零序Ⅰ段或者抬高零序Ⅰ段电流定值躲过变压器空载合闸时的不平衡。

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2、110kV沁格线保护装置动作行为分析

110kV沁格线为本次新投运间隔，保护装置型号为：许继电气生产的WXH-813A/Ｂ1/R1线路保护,CT变比为600/1,110kV天沁线跳闸时，沁格线保护装置无保护动作报文，原因如下：

沁格线零序I段定值：

零序控制字：0x000F(零序I、II、III、IV段为投入状态、零序III段经方向、零序IV段经方向、零序II段永跳、零序III段永跳控制字均为0，表示未投入)

零序I段电流定值：１.71A，时间：0.1s 零序II段电流定值：0.25A，时间：0.4s 零序III段电流定值：0.25A，时间：0.4s 零序IV段电流定值：0.25A，时间：0.5s

110kV天沁线跳闸时，流过110kV沁格线的零序电流定值小于零序I动作值，动作时间小于零序II、III段动作时间定值，故在110kV天沁线跳闸时，110kV沁格零序I、II、III段均未动作，故装置只判启动。

根据厂家提供的保护装置的分析说明，及泰格硅业提供的变压器及断路器复查试验结果，确定变压器无故障。9月30日，23时在更改完110kV池沁线、天沁线、沁格线保护定值的情况下继续对泰格变电站进行送电。

9月30日23时04分，根据新确定的送电方案，对110kV泰格变2号电炉变第一次试送时110kV沁格线再次跳闸，此时的运行方式为：

110kV I、II母分列运行,110kV池沁线在I母运行、带110kV沁格线（新间隔送电线路），110kV天沁线带110kV II母、2号主变运行，35kV I、II母联络运行I母带沁鸿线、沁宝线运行，II母带沁丁线、沁优线运行、沁鸿二线冷备用，10kV II母带沁煤线、沁佳线、沁松线、沁泰线、沁达线、沁晶线、2号所用变、4号电容器运行。

110kV沁格线动作时，保护装置报文如下：

启动时间：2011年9月30日， 23时04分40秒060毫秒 动作元件名称 动作相别 动作相对时间 01 零序III段动作 AN 127毫秒 02 零序II段动作 AN 127毫秒 03 故障测距 测距参数0.00km 故障测距参数

01 A相电流 0.043∠000A 02 B相电流 0.266∠156A 03 C相电流 0.356∠029A 04 测距结果0.000km

保护装置型号为许继电气集团生产的WXH-813A/B1/R1保护装置，CT变比为：600/1,零序I段电流定值：1.71A，零序I段时间0.1s，零序II段电流定值：0.25A，零序II段时间0.12s，零序III

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段电流定值：0.25A，零序II段时间0.12s，零序IV段电流定值：20A，零序IV段时间10s，投入零序保护I、II、III段，零序IV段保护退出。

故障录波图如图所示：

110kV沁园变110kV沁格线9月30日23时04分电流、电压波形

通过故障录波器分析软件可知：在跳闸时刻A相基波电流为：0.0808，二次谐波分量为：0.0452，在故障时刻B相基波电流为：0.4622，二次谐波分量为：0.1768，在故障时刻C相基波电流为：0.6351，二次谐波分量为：0.2043。通过与110kV天沁线9月28日跳闸波形对比可知，在对110kV泰格变2号电炉变送电过程中，产生了大量的二次谐波，该二次谐波产生了零序电流，该零序电流的幅值和持续时间达到了110kV沁格线零序II、III段电流动作条件，但未达到零序I段数值定值，故零序I段未动作，零序II、III段保护正确出口动作。

110kV泰格变2号电炉变仅有主变高压侧电流速断保护，而无差动保护，故在投运时其高后备保护没有动作。110kV泰格变一次主接线图如图所示

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110kV泰格变一次主接线图

2011年10月1日01时28分，在经过协商后，保护人员接调度令，临时将110kV沁格线保护定值中零序II、III段时限定值更改为0.15s，再次对110kV泰格变2号电炉变进行送电冲击。连续冲击5次，在第一次送电冲击时，110kV沁园变110kV沁格线保护装置和110kV故障录波器均启动，在后续的4次冲击过程中，只有110kV沁格线保护装置有启动报文，110kV故障录波器未启动录波。格侧110kV沁格线保护装置也只有启动报文，第五次冲击时格侧110kV沁格线电流、电压波形如下图所示。10月1日凌晨3时10分，110kV沁格线及110kV泰格变送电正常。

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第五次冲击时，110kV泰格变110kV沁格线电流电压启动波形

四、事故情况和处理过程

1、110kV沁园变天沁线按电网短时合环操作过程中保护定值整定原则整定，即线路两端均应具有全线速动保护，以此确保合环操作过程中系统故障时保护动作的选择性；经合环操作才有可能成为电源端的线路如仅配置普通的阶段式距离、零序保护，则其I段保护应能保本线全长，距离保护

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按照充电保护整定计算原则计算，即2倍线路阻抗值整定，时间为0 S；零序电流保护定值为300A，时间为0 S。但在合环过程中发生故障，本线及相邻线路保护无法保证选择性。按规程规定不考虑与110kV沁格线沁侧保护的配合，零序电流保护的整定也不考虑躲110kV泰格硅业变主变空载合闸的励磁涌流。针对此次事故，根据泰格硅业用户提供的变压器空载合闸零序电流说明（建议延长零序保护时间至120ms），将110kV沁格线零序II、III段动作时间由0.4秒调整为0.12秒，目的是躲泰格硅业主变空载合闸零序电流，在9月30日送电时0.12秒任不满足要求，经讨论后将110kV沁格线零序II、III段动作时间调整为0.15秒，送电正常。10月13日，经录波分析，在电网允许的条件下，将沁园变110kV天沁线、池沁线零序保护由I段调整至III段，电流定值为300A，时间为0.2秒；将沁园变110kV沁格线零序II、III段定值由150A调整为270A, 时间为0.15秒；将泰格硅业变110kV沁格线零序III段定值由120A调整为250A, 时间为0.05秒。

五、结论

本次跳闸事故中出现的励磁涌流主要以三相之间产生的零序电流形式存在，并有很高的二次谐波分量夹杂其中，对保护装置可靠动作的要求更加严格，在认清楚励磁涌流产生的原因后，通过技术人员认真分析，最终通过提高保护动作延时来躲开在变压器合闸瞬间产生的励磁涌流，并确保变电站按计划投运。

本文主要对励磁涌流引发的跳闸事故进行了深入的分析，介绍了保护装置动作的情况及通过现有技术手段使保护装置能顺利躲过励磁涌流，并顺利送电的过程。现阶段，变压器躲励磁涌流的办法主要是通过差动保护的比例制动和二次谐波制动及间断角识别法进行。通过电力技术人员的积极应对及认真分析，躲过励磁涌流的办法会越来越多。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ozmr.html