淺析一起勵(lì)磁涌流引起的廠高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)(發(fā)表2016年6月燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù))

1、淺析一起勵(lì)磁涌流引起的廠高壓變壓器淺析一起勵(lì)磁涌流引起的廠高壓變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)周建1，吳大清2，余耀坤1，張石凱1（1.華能金陵燃機(jī)熱電有限公司，江蘇南京2100342.華能金陵電廠，江蘇南京210034）摘要：摘要：結(jié)合某燃?xì)廨啓C(jī)電廠1號(hào)廠高壓變壓器發(fā)生一起因勵(lì)磁涌流引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)故障，對(duì)勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理、變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的誘因、變壓器防勵(lì)磁涌流等方面進(jìn)行了分析并就如何躲開勵(lì)磁涌流的影響進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵

2、詞：廠高壓變壓器；差動(dòng)保護(hù)；勵(lì)磁涌流；二次諧波制動(dòng)0引言引言華能金陵燃機(jī)熱電有限公司一期工程安裝2臺(tái)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組，它由MS9001FA型燃?xì)廨啓C(jī)、D10型三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、沖動(dòng)式無抽汽純凝式汽輪機(jī)，390H型全氫冷發(fā)電機(jī)和武漢鍋爐股份有限公司制造的三壓、一次中間再熱、臥式、無補(bǔ)燃、自然循環(huán)余熱鍋爐組成。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)剛性地串聯(lián)在一根長(zhǎng)軸上，燃?xì)廨啓C(jī)采用冷端輸出功率，機(jī)組采用發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線方

3、式，發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)采用GE公司UR系列微機(jī)保護(hù)，UR系列微機(jī)保護(hù)作為最新一代的微機(jī)型保護(hù)因其原理上的先進(jìn)性、出眾的性能以及穩(wěn)定的可靠性在國(guó)內(nèi)外的大型機(jī)組中得到了較為廣泛的應(yīng)用。1變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理變壓器空載投運(yùn)時(shí)，由于勵(lì)磁涌流引起變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作時(shí)常發(fā)生。變壓器產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的原因是變壓器鐵心的嚴(yán)重飽和及勵(lì)磁阻抗的大幅度降低等因素所導(dǎo)致的。當(dāng)變壓器一次側(cè)加上電壓U后，電流和磁通都不可能瞬間趨于穩(wěn)定，而必須

4、有一個(gè)過渡過程才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)電壓瞬時(shí)值為零時(shí)投入變壓器，鐵心中的磁通Φ應(yīng)落后電壓U90達(dá)到最大值Φm值。此時(shí)鐵心嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁涌流達(dá)到最大值約為其額定電流的68倍。而當(dāng)電壓U為最大值時(shí)投入變壓器時(shí)鐵心中的磁通為零，就不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，只有正常勵(lì)磁電流。所以最嚴(yán)重的勵(lì)磁涌流是發(fā)生在電壓U為零時(shí)合閘的瞬間。但對(duì)于三相電力變壓器而言，無論何時(shí)合閘，至少有兩相會(huì)出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流。2變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的誘因變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的誘因由于

5、變壓器差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流互感器的電壓等級(jí)、變比、容量以及鐵芯飽和特性等均不一致使兩側(cè)的差動(dòng)回路的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)不平衡電流都有一定差異。變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流將作為變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的一種來源；而當(dāng)變壓器突然被勵(lì)磁或外部故障切除后恢復(fù)供電時(shí)都可能產(chǎn)生變壓器的勵(lì)磁電流的大小可達(dá)變壓器額定電流的68倍。這是變壓器差動(dòng)保護(hù)要應(yīng)對(duì)的另一種不平衡電流。通過采取一系列技術(shù)手段，變壓器差動(dòng)保護(hù)能躲過第一種不平衡電流、更主要的是也能躲過第二種不平衡電

6、流。即在這兩種非故障但不正常工況下不誤動(dòng)。在有多臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中其中一臺(tái)中性點(diǎn)接地變壓器空載合閘時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流此時(shí)與之并聯(lián)運(yùn)行的其它中性點(diǎn)接地變壓器中也將出現(xiàn)浪涌電流這個(gè)電流被稱之為“和應(yīng)涌流”，和應(yīng)涌流通過變壓器的接地中性點(diǎn)構(gòu)成回路這個(gè)電流只在變壓器的一側(cè)流通。大容量變壓器空載合閘的暫態(tài)過程持續(xù)期長(zhǎng)和應(yīng)涌流緩慢增長(zhǎng)其它運(yùn)行變壓器的差動(dòng)保護(hù)有可能在其合閘較長(zhǎng)時(shí)間之后由于和應(yīng)涌流造成誤動(dòng)作。3變壓器差動(dòng)保護(hù)防勵(lì)磁涌流原理變壓

7、器差動(dòng)保護(hù)防勵(lì)磁涌流原理變壓器差動(dòng)保護(hù)需要解決的主要問題就是既能可靠的躲過變壓器的勵(lì)磁涌流，又能準(zhǔn)確靈敏地反應(yīng)變壓器的內(nèi)部故障。在變壓器勵(lì)磁涌流波形中除基波和非周期電流外高次諧波電流以二次諧波為最大波形出現(xiàn)間斷角這個(gè)二次諧波電流是變壓器勵(lì)磁涌流的最明顯的特性因?yàn)樵谄渌r下很少有偶次諧波發(fā)生在變壓器內(nèi)、外部故障的短路電流中也會(huì)出現(xiàn)二次諧波分量但二次諧波分量所占比例較小一般不會(huì)出現(xiàn)波形間斷。其它圖31號(hào)廠高壓變壓器高壓側(cè)三相電流二次諧波1

8、號(hào)廠高壓變壓器T60保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)系數(shù)為0.15。從圖3可見，B、C相均有一段時(shí)間的二次諧波制動(dòng)系數(shù)低于0.15，滿足開放條件，而A相二次諧波制動(dòng)系數(shù)比較高，不滿足保護(hù)開放條件，與圖1保護(hù)裝置記錄的二次諧波制動(dòng)的特性相吻合。1號(hào)廠高壓變壓器T60保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)方式為perphase（按相制動(dòng)）在差流滿足動(dòng)作條件的情況下，哪一相諧波制動(dòng)開放哪一相差動(dòng)保護(hù)就動(dòng)作直至出口跳閘。根據(jù)以上分析，廠高壓變壓器的B、C相差

9、動(dòng)保護(hù)動(dòng)作并導(dǎo)致相關(guān)斷路器跳閘。在此項(xiàng)操作中所出現(xiàn)的故障，顯然不是由于1號(hào)廠高壓變壓器兩側(cè)電流互感器的電壓等級(jí)、變比、容量、鐵芯飽和特性不一致、二次回路的異常等因素所造成的，而是一起典型的由于勵(lì)磁涌流而引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，保護(hù)裝置的故障錄波為這一推斷提供了強(qiáng)有力的佐證。5防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的改進(jìn)建議防止差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的改進(jìn)建議由于二次諧波制動(dòng)原理中二次諧波制動(dòng)系數(shù)取值較難從理論上計(jì)算推導(dǎo)，現(xiàn)階段仍依靠一些工程經(jīng)驗(yàn)取值。目前，我國(guó)《大型發(fā)電機(jī)

10、變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則DLT6841999》中關(guān)于二次諧波制動(dòng)系數(shù)的整定建議値為15%20%，對(duì)于現(xiàn)代大型變壓器，若其鐵芯飽和點(diǎn)提前，則變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流中二次諧波制動(dòng)系數(shù)常低至15%以下，由此可能導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。為提高變壓器差動(dòng)保護(hù)抗勵(lì)磁涌流的能力，某廠人員經(jīng)與GE電氣技術(shù)人員商議將差動(dòng)保護(hù)二次諧波制動(dòng)方式由按相制動(dòng)（perphase）修改為按平均值制動(dòng)（Average），且將制動(dòng)系數(shù)由0.15下降為0.12。同時(shí)，

11、當(dāng)三相二次諧波平均值超過制動(dòng)門檻值時(shí)閉鎖三相差動(dòng)保護(hù)，即此時(shí)差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作。如上所述，變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流的大小與合閘相位角有關(guān)。因此，選擇合適的合閘相位角合閘，可減少甚至消除勵(lì)磁涌流，從而減少差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的可能性。當(dāng)然，三相電力變壓器相對(duì)單相變壓器而言，其減小或消除勵(lì)磁涌流要困難一些。近年來國(guó)內(nèi)外已有些文獻(xiàn)針對(duì)三相電力變壓器抑制勵(lì)磁涌流的控制合閘相位角等方法進(jìn)行的研究分析，稱摸索到了一些規(guī)律，且這些規(guī)律已為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證，讓人們看到了

12、這方面的一絲曙光，但其距離實(shí)際工程應(yīng)用尚待時(shí)日。6結(jié)語結(jié)語二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用效果是肯定的。但是就二次諧波制動(dòng)原理來說。無論采用哪一種判據(jù)，均存在不足。因此在實(shí)際應(yīng)用中。應(yīng)該尋找新的原理和依靠輔助判據(jù)來彌補(bǔ)二次諧波制動(dòng)原理的不足。比如在傳統(tǒng)二次諧波制動(dòng)的基礎(chǔ)上增加相位特征判據(jù)。根據(jù)基波與二次諧波之間的相位關(guān)系自適應(yīng)調(diào)整二次諧波制動(dòng)比，充分利用勵(lì)磁涌流的幅值和相位信息，以提高變壓器保護(hù)的綜合性能。參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：[1]向陽

13、，霍永鋒，吳世和變壓器二次諧波閉鎖比例制定差動(dòng)保護(hù)[J].大眾用電，2005(10):34—35[2]邵德軍改進(jìn)型二次諧波勵(lì)磁涌流制動(dòng)方法[J].電網(wǎng)技術(shù)。2006(24):84—88[3]張亮峰GE發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)及理論分析.湖南電力.2005.作者簡(jiǎn)介：周建（1982），男，江蘇鹽城人，工程師，華能金陵燃機(jī)熱電有限公司運(yùn)行值長(zhǎng)，從事燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行管理工作目前就讀于南京理工大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化在職研究生。Email：zj20057