考慮變壓器勵磁涌流影響的保護整定

2．2 實(shí)驗數據分析
(1)勵磁涌流波形是間斷的，且間斷角很大，一般大于150°，由于波形間斷，使其在一個(gè)周期內正半波與負半波不對稱(chēng)，所以采用波形識別的方法進(jìn)行閉鎖差動(dòng)保護能很好地防止變壓器沖擊過(guò)程中差動(dòng)保護誤動(dòng)；
(2)勵磁涌流中含有很大的二次諧波分量，用諧波分析儀進(jìn)行測量分析，不同時(shí)刻涌流中二次諧波分量與基波分量的百分比大于30％，有的達40％，甚至更大，但是二次諧波衰減很快，部分情況下，基波還沒(méi)有衰減到差動(dòng)啟動(dòng)值的情況下，B相的二次諧波含量已經(jīng)達到15％以下；
(3)勵磁涌流最大出現在第四次沖擊時(shí)的C相，超過(guò)差動(dòng)保護的啟動(dòng)值，二次諧波占基波比值最大的出現在第五次沖擊時(shí)的B相，最大達到39％；
(4)勵磁涌流衰減的最長(cháng)時(shí)間為8 015 ms。

3 變壓器沖擊過(guò)程中的保護定值整定的探討
3．1 變壓器差動(dòng)保護諧波制動(dòng)
變壓器沖擊過(guò)程中，由于勵磁涌流的存在，會(huì )導致變壓器差流超過(guò)啟動(dòng)值，差動(dòng)保護啟動(dòng)。為了在變壓器空投或故障切除后恢復供電時(shí)保護不誤動(dòng)，現在的保護裝置中常采用“或”門(mén)方式閉鎖，選取三相電流中最大二次諧波含量閉鎖差動(dòng)保護。制動(dòng)關(guān)系如下：

式中：I1A，I1B，I1C為A，B，C三相差流；I2A，I2B，I2C為A，B，C三相差流中二次諧波的含量。在現場(chǎng)所下的變壓器差動(dòng)保護諧波制動(dòng)定值當中，很多情況下給出的制動(dòng)定值是經(jīng)驗值20％。結合多個(gè)大型變壓器的空投試驗數據發(fā)現，很多情況下二次諧波成分并不是很高，尤其是在勵磁涌流的衰減過(guò)程中，存在基波沒(méi)有衰減到差動(dòng)保護定值以下，而二次諧波含量已經(jīng)小于20％的情況，這種情況下制動(dòng)不起作用，差動(dòng)保護會(huì )誤動(dòng)作。結合現場(chǎng)的經(jīng)驗，認為二次諧波制動(dòng)的定值升壓變采用16％比較好，降壓變采用15％較好，最好結合空投時(shí)實(shí)際的錄波波形再整定。整定的原則是：諧波制動(dòng)的定值整定時(shí)要結合主變的沖擊波形，保證主變差流在主變差動(dòng)動(dòng)作定值的范圍內時(shí)，二次諧波的值必須要超過(guò)諧波制動(dòng)的定值。
3．2 變壓器差動(dòng)保護中的差動(dòng)速斷定值
變壓器差動(dòng)速斷定值，一般按照變壓器額定電流的5～8倍整定，通常只考慮躲過(guò)變壓器區外最大短路故障不平衡電流。并且在現場(chǎng)所下的差動(dòng)保護高定值中，通常為了提高靈敏度，計算所得的定值偏小，而在實(shí)際過(guò)程中往往沖擊時(shí)勵磁涌流電流達到或者接近改定值，容易造成誤動(dòng)作。例如北方某電站，在變壓器沖擊過(guò)程中，保護跳閘，后經(jīng)檢查發(fā)現，是差動(dòng)速斷動(dòng)作。開(kāi)始懷疑是變壓器內部存在故障，后經(jīng)檢查發(fā)現變壓器本體及外部接線(xiàn)無(wú)放電痕跡，油樣檢查無(wú)異常，內部也無(wú)放電現象，這個(gè)可能性也被排除。之后通過(guò)分析變壓器沖擊時(shí)錄波文件發(fā)現分析原因，沖擊電流錄波顯示最大值達到12．786 A，而原中調下的差動(dòng)速斷定值為12 A，沖擊過(guò)程中的勵磁涌流超過(guò)差動(dòng)速斷定值，導致變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)作。后經(jīng)與中調聯(lián)系，將定值改為15 A，再進(jìn)行主變沖擊試驗未發(fā)生保護誤動(dòng)，送電成功，但已經(jīng)超過(guò)預定的送電時(shí)間8小時(shí)，造成了不小的經(jīng)濟損失。變壓器的差動(dòng)速斷保護定值整定不僅僅要考慮躲過(guò)變壓器區外最大短路故障不平衡電流，而且要考慮躲過(guò)變壓器空載合閘時(shí)的最大勵磁涌流。不同的變壓器差別比較大，大型發(fā)變組(360～1 200 MVA)通常采用3～4倍的額定電流，25 MVA高壓?jiǎn)?dòng)／備用變壓器6～7倍的額定電流。但也不能一概而論，可以根據現場(chǎng)的實(shí)際情況適當提高一點(diǎn)。
3．3 變壓器沖擊過(guò)程中復壓過(guò)流保護的整定
復壓過(guò)流的過(guò)流定值通常按照躲過(guò)變壓器高壓側額定電流整定，負序電壓的定值通常按躲過(guò)正常運行時(shí)的最大不平衡電壓整定，時(shí)間通常按照大于相鄰后備保護的動(dòng)作時(shí)限，而沒(méi)有考慮到勵磁涌流的影響和沖擊時(shí)不平衡電壓的影響。變壓器復壓過(guò)流保護整定中，由于存在負序電壓和低電壓的閉鎖條件，通常過(guò)流的定值取得較小，復壓過(guò)流保護的靈敏度較高。
在現場(chǎng)，變壓器復壓過(guò)流保護的閉鎖電壓通常取自變壓器高壓側電壓，而廠(chǎng)變和起備變通常取變壓器的低壓側電壓作為復壓過(guò)流保護的閉鎖電壓。由于變壓器復壓過(guò)流保護的電壓取自低壓側系統的進(jìn)線(xiàn)TV，即變壓器次級側電壓，因此在變壓器空載沖擊合閘時(shí)由于三相磁通密度的不一致，再加上變壓器三相剩磁的影響，使得變壓器三相的勵磁涌流飽和程度不一樣。因而造成變壓器次級側的空載電壓在沖擊后的一段時(shí)間內出現不平衡電壓，即在變壓器空載合閘的暫態(tài)過(guò)程中出現了負序電壓。負序電壓存在的時(shí)間取決于變壓器暫態(tài)過(guò)程的持續時(shí)間，由上述變壓器沖擊過(guò)程數據分析可知，勵磁涌流的最長(cháng)衰減時(shí)間達到了6s。
內蒙某電廠(chǎng)在起備變送電過(guò)程中共進(jìn)行了三次沖擊，前兩次沖擊發(fā)生了保護未見(jiàn)異常，而第三次發(fā)生了復壓過(guò)流保護動(dòng)作。從故障時(shí)的錄波文件如圖3所示，通過(guò)專(zhuān)用軟件分析可知，當變壓器沖擊時(shí)，變壓器的三相電壓并不平衡，電壓UA的最大值是75 V，衰減0．5 s后的最大值是65 V，負序電壓在0．5 s后才衰減到5 V以下，而此時(shí)勵磁涌流為0．7 A，還大于復壓過(guò)流的電流定值0．7 A。起備變的復壓過(guò)流的定值為按常規計算的負序電壓4．6 V，電流定值為0．6 A，延時(shí)為0．4 s。因此造成了起備變跳閘。

沖擊過(guò)程中負序電壓和勵磁涌流的存在，衰減時(shí)間還比較長(cháng)，與變壓器本身的設計特性與制造工藝有關(guān)，并不能說(shuō)明該變壓器存在故障點(diǎn)。為保證啟備變的安全運行，后又將變壓器的后備保護復壓過(guò)流延時(shí)定值由0．4 s改為0．6 s，后對變壓器又進(jìn)行3次沖擊合閘，均正常。所以在變壓器復壓過(guò)流定值的整定過(guò)程中，除了考慮到常規因素，還要考慮勵磁涌流和負序電壓的存在，以及衰減的時(shí)間的影響，負序電壓整定大一點(diǎn)，時(shí)間適當的長(cháng)一些，還是有必要的。

4 結語(yǔ)
在變壓器沖擊過(guò)程中，變壓器保護的定值整定應該能可靠地對變壓器起到保護作用，但也要保證在正常沖擊過(guò)程中，存在勵磁涌流和負序電壓的情況下，保護不誤動(dòng)。因此在定值的整定過(guò)程中要考慮勵磁涌流的幅值，諧波含量和衰減時(shí)間以及負序電壓的幅值和衰減時(shí)間。變壓器定值的整定計算過(guò)程中，不僅要遵循理論計算和經(jīng)驗，也要結合現場(chǎng)一次設備的具體情況，這樣次級保護裝置才能有效的保護一次設備的正常運行。