淺談大型變壓器過勵磁保護(hù)的可靠性賈向恩，韓力，羅強(qiáng)銀南供電局（吳忠市751100）設(shè)計(jì)接線等方面，提出整改進(jìn)意見，以期達(dá)到完善過勵磁保護(hù)性能，確保系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器安全、穗定、可靠運(yùn)行的目的。

　　1前言過勵磁倍數(shù)目前，電力系統(tǒng)中的大型聯(lián)絡(luò)變壓器均配置有過勵磁保護(hù)。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來西北地區(qū)電網(wǎng)在大型變壓器上安裝的微機(jī)型過勵磁保護(hù)裝置，曾多次發(fā)生誤動作。經(jīng)調(diào)分析，每次過勵磁保護(hù)動作，均為TV二次電壓變化引起，而引起二次電壓變化的主要原因是操作TV或二次電壓回路故障?，F(xiàn)就過勵磁保護(hù)的原理及實(shí)際應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，并從現(xiàn)場管理、技術(shù)改進(jìn)方面提出相應(yīng)的整改措施。

　　以供廣大同行，并提出寶貴的意見。

　　2過勵磁故障簡介變壓器是由鐵芯繞組構(gòu)成，其外加電壓u與磁感應(yīng)強(qiáng)度B（I）的關(guān)系為：U=4.44fWBS，由于W和S均為定數(shù)，所以有B=kU/f，K=1/4.44WS，對每臺變壓器來說K是常數(shù)。

　　可見，當(dāng)外加電壓升高及系統(tǒng)頻率降低均可導(dǎo)致B的增大。

　　對于現(xiàn)代大型變壓器，額定工作磁場強(qiáng)度BN=1.7~1.8T和飽和磁場強(qiáng)度BS=1.9~2.OT，兩者很接近，容易引起過勵磁故障。變壓器過勵磁的嚴(yán)重程度用過勵磁倍數(shù)表示m：其中U、1為變壓器高壓側(cè)實(shí)際運(yùn)行電壓和頻率，為變壓器高壓側(cè)額定運(yùn)行電壓和頻率。

　　過勵磁故障導(dǎo)致變壓器鐵芯飽和之后，鐵損增加，使鐵芯溫度上升；變壓器飽和后漏磁也增大了，其產(chǎn)生的渦流損耗增大，靠近漏磁場的部件將發(fā)熱甚至引起高溫，使變壓器絕緣介質(zhì)老化；鐵芯飽和后，勵磁電流增大，其中含有大量高次諧波。由高次諧波引起的渦流損耗與頻率的平方成正比，引起變壓器嚴(yán)重過熱。變壓器發(fā)生過勵磁故障時，并非每次都造成設(shè)備的明顯損壞，往往容易被人忽視，但多次反復(fù)過勵磁，將因過熱而使絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命n. 3導(dǎo)致變壓器過勵磁的原因與電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的聯(lián)絡(luò)變壓器，發(fā)生過勵磁故障的原因主要有以下幾種升壓變壓器多在與系統(tǒng)并列前遭受過勵磁；降壓變壓器雖然過電壓機(jī)會少，但超高壓輸電線路突然失去負(fù)荷也會發(fā)生過電壓；調(diào)壓裝置控制不住電壓的上升，也將發(fā)生過電壓；事故解列后系統(tǒng)被分割為多個局部區(qū)域，這些區(qū)域如功率缺額造成頻率下降，也會引起變壓器過勵磁；電網(wǎng)解、合環(huán)考慮不周或操作不當(dāng)，引起局部地區(qū)出現(xiàn)過電壓或低頻率運(yùn)行；電網(wǎng)中發(fā)生鐵磁諧振或L-C湛振亦能引起過電壓。

　　對于以上種種過電壓、低頻率故障的發(fā)生，均要求變壓器的過勵磁保護(hù)正確動作，將變壓器從故障系統(tǒng)中切除。但是本文所論述的過勵磁保護(hù)跳閘故，均為在變電站操作一次TV時，引起二次電壓突增（變壓器實(shí)際運(yùn)行電壓并未變化）而發(fā)生的。這應(yīng)該引起從事繼電保護(hù)工作的人員注意。明原因，并提出防范措施。

　　4操作過電壓的原因分析變電站如遇TV、母線停運(yùn)檢修時，在停運(yùn)母線或TV之前，先將I母、n母的TV二次及三次并起來，以防運(yùn)行保護(hù)裝置失壓。之后再進(jìn)行倒換刀閘操作。其中I母、n母的TV開口三角繞組并接原理圖，如所示。

　　其中：Z1為中控屏的并列繼電器；1G、2G為TV?次隔離刀閘一相輔助接點(diǎn)。

　　在I母、n母的三角繞組并接狀況下，拉開I母TV三相聯(lián)動一次隔離刀閘的過程中，由于三相刀閘總會有一相先斷開使得I母TV三相電壓不對稱，必然造成I母TV三角繞組開口產(chǎn)生與先斷開相反相的100V電壓，同時加在與之并接的n母開口三角繞組的兩端，I母、n母開口三角各分得100/2=50（V）電壓，（具體數(shù)據(jù)大小與拉合刀閘的時機(jī)有關(guān)），同時加在與之并接的n母開口三角繞組的兩端，該電壓通過磁耦合導(dǎo)致n母的二次繞組上產(chǎn)生一定的電壓，并疊加到母各相原電壓上，從而使n母三相電壓發(fā)生化。其相量圖如所示P1.（V）左右。

　　在某次母線停電操作過程中，我們使用HP54602示波器、FLUK多功能表監(jiān)測二次電壓變化情況。當(dāng)拉開I母TV?次隔離刀閘時，監(jiān)測到I母開口三角兩端產(chǎn)生53V左右電壓。同時，n母TV的二次電壓隨之變化，B相電壓降低，A、C相電壓升高。測得一組數(shù)據(jù)如下：計(jì)算值與實(shí)測值有誤差。其誤差來源是：一次三相負(fù)荷不平衡引起一次三相電壓不對稱，從而使TV二次三相電壓不對稱；再者，的實(shí)際大小及相位可能與計(jì)算值有差別。

　　監(jiān)測結(jié)果表明：拉開待停運(yùn)母線TV?次隔離刀閘時，運(yùn)行母線二次電壓A相（實(shí)測）電壓過壓。21倍，C相（實(shí)測Ut67V）過壓1.17倍（原定值u，=57.7V、fe= 50Hz），均可使過勵磁保護(hù)跳閘出口。

　　5防范操作過電壓導(dǎo)致過勵磁保護(hù)誤動的措施通過以上的分析及實(shí)際驗(yàn)證，可以證實(shí)，存在系統(tǒng)一次操作引起TV二次電壓變化，從而造成過勵磁保護(hù)誤動的情況。為此特從現(xiàn)場管理措施，以及技術(shù)改進(jìn)方面，提出相應(yīng)的整改措施。

　　5.1管理措施的改進(jìn)由以上的論述和分析可知，通過對變電站現(xiàn)場操作的規(guī)范和細(xì)化，完全可以從根本上消除操作過電壓導(dǎo)致過勵磁保護(hù)的誤動。具體措施如下：在完善過勵磁保護(hù)性能的技術(shù)措施實(shí)施之前，在操作TV時，應(yīng)退出過勵磁保護(hù)。

　　對該保護(hù)定值進(jìn)行認(rèn)真核算，根據(jù)變壓器生產(chǎn)廠家提供的過勵磁曲線，適當(dāng)提高定值門檻（過勵磁倍數(shù)及時間）。并注意高壓側(cè)實(shí)際運(yùn)行電壓的額定值。

　　在TV刀閘操作過程中，建議采用分相操作。在拉TV刀閘操作中，應(yīng)先拉開接通TV三次繞組的那一相；而合刀閘操作中，應(yīng)比較后合接通TV三次繞組的那一相。這樣，就可斷開I母、n母TV三次繞組間的聯(lián)系，可防止磁費(fèi)合產(chǎn)生過電壓。

　　以上管理措施的提出，雖然能防止變壓器過勵磁保護(hù)的誤動作，但是增加了變電站運(yùn)行人員的操作步驟，如果操作順序不當(dāng)，就不能防止過勵磁保護(hù)的誤動作。為此，應(yīng)從完善過勵磁保護(hù)性能的技術(shù)改進(jìn)方面人手，徹底消除操作過電壓或二次電壓回路故障導(dǎo)致過勵磁保護(hù)誤動作事故的發(fā)生。

　　5.2技術(shù)改進(jìn)方案根據(jù)現(xiàn)在運(yùn)行保護(hù)裝置在過勵磁保護(hù)應(yīng)用方面存在的不足之處，特提出修改意見，具體如下：增設(shè)五次諧波閉鎖元件大型變壓器的差動保護(hù)必須考慮變壓器過電壓或過勵磁時，由于勵磁電流急劇增大，波形嚴(yán)重畸變，在差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流引起的差動保護(hù)誤動。主變過勵磁的明顯特點(diǎn)是電流中三次、五次諧波含量增加，但三次諧波經(jīng)常大量出現(xiàn)在其它場合。故傳統(tǒng)的防誤動措施是增設(shè)五次諧波制動回路，以IW，38%作為閉鎖判據(jù)同樣，差動保護(hù)的五次諧波閉鎖判據(jù)可作為主變是否真正過勵磁的判據(jù)。即將差動保護(hù)中五次諧波監(jiān)測元件的接點(diǎn)串在過勵磁保護(hù)出口跳閘回路中，起到五次諧波電流監(jiān)測閉鎖過勵磁保護(hù)的作用。

　　過勵磁五次諧波監(jiān)測元件保護(hù)出口Z Z跳主變?nèi)齻?cè)此時應(yīng)閉鎖過勵磁保護(hù)，在這種情況下，可設(shè)計(jì)一個預(yù)報信號，提醒運(yùn)行人員來檢設(shè)備，其具體方案如下：由于現(xiàn)運(yùn)行的330kV及以上線路都裝設(shè)線路TV，這給該方案的實(shí)現(xiàn)提供方便。即將運(yùn)行的兩條或兩條以上電源進(jìn)線線路TV的二次電壓引人主變保護(hù)裝置內(nèi)，由線路TV的二次電壓和運(yùn)行母線TV的二次電壓監(jiān)測元件組成與門，來實(shí)現(xiàn)保護(hù)動作的判據(jù)。引人兩條及兩條以上電源進(jìn)線線路TV的二次電壓是為防止線路停電時，誤將主變過勵磁保護(hù)閉鎖，故首先要對兩條及兩條以上線路TV的二次電壓進(jìn)行判別，若所取線路TV二次均有壓，則取一條線路TV二次電壓與母線TV二次電壓來比較，若所取線路TV二次電壓只有一條線路有，則只取有壓的TV二次電壓，若所取線路TV二次均無壓，則發(fā)信號（或短時開放過勵磁保護(hù)），此過程可由主變保護(hù)軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　具體框圖如下：據(jù)~圍3技術(shù)改進(jìn)方案一態(tài)，一次電流中所含五次諧波分量增加，<38%處于臨界狀態(tài)，過勵磁保護(hù)依定值經(jīng)延時發(fā)告警信號。

　　勵磁狀態(tài)，五次諧波閉鎖元件開放過勵磁保護(hù)，由過勵磁倍數(shù)依定值延時跳閘。

　　當(dāng)U%>140%時，電流中五次諧波含量減小，五次諧波閉鎖元件不能開放，為此可以參照差流速斷保護(hù)設(shè)計(jì)思路，單設(shè)一個U%>140%過電壓判據(jù)，不經(jīng)五次諧波閉鎖元件直接跳閘。從以上分析及現(xiàn)場實(shí)測情況可知，操作TV導(dǎo)致二次過電壓的倍數(shù)不會大于125%.故此種處理方法是可行的。

　　此方案只需對保護(hù)軟件進(jìn)行適當(dāng)修改，比較簡單易行。

　　但需對過勵磁情況下五次諧波電流特性進(jìn)行詳細(xì)的分析與增設(shè)線路電壓閉鎖回路根據(jù)西北電網(wǎng)近年來幾次主變過勵磁保護(hù)動作分析，每次動作均為TV二次電壓引起，而系統(tǒng)電壓實(shí)際并未升高的情況，故增設(shè)線路電壓閉鎖回路，即主變過勵磁保護(hù)的動作判據(jù)為：當(dāng)母線TV和線路TV的二次電壓同時升高時，即判為主變過勵磁，并啟動主變過勵磁保護(hù)動作；而當(dāng)線路TV二次電壓正常，母線TV二次電壓升篼時，或線路TV二次電壓升篼，母線TV二次電壓正常時，則可判為TV二次故障，線路1線路電壓過母線電壓過勵磁保護(hù)定線路2值門檻的判出口跳閘別技術(shù)改進(jìn)方案二此方案雖然增改部分較多，但是能從根本上解決母線TV二次操作過電壓引起過勵磁保護(hù)動作跳閘的缺陷。

　　6結(jié)論電力變壓器在系統(tǒng)中有著較篼的地位，起系統(tǒng)，向各級用戶提供電力負(fù)荷的重要作用SlbTfG.T：成二次電壓回路故障，而非系統(tǒng)或設(shè)備故障，造成變作器被切除的事故，是不能被允許的。由以上的分析，通過細(xì)化管理措施，及實(shí)施技術(shù)改進(jìn)，就可以消除這一缺陷，保證電力系統(tǒng)的安全、長周期運(yùn)行。因此，值得相關(guān)生產(chǎn)、運(yùn)行單位予以重視。