配电变压器励磁涌流对线路保护定值整定的影响

《科技传播》2010•10（下）175应用技术AppliedTechnology配电变压器励磁涌流对线路保护定值整定的影响郑许林灌南县供电公司，江苏连云港222500摘要 随着人民生活水平的不断提高，用电需求也迅速增长，10kV线路配电变压器的容量及台数也迅速增加，配电线路合闸时变压器的励磁涌流也不断增大。而我们知道在配电线路的保护整定对励磁涌流对保护整定的影响一直考虑甚少，本文根据近几年的运行经验通过分析励磁涌流对保护整定的影响，提出了保护整定时采取的应对措施。关键词 励磁涌流；保护整定；影响；应对措施中图分类号TN7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2010）29-0175-010引言保护定值整定是正确性是保证保护装置可靠动作的基础，是提高供电可靠性的重要手段。近年来，配电线路的配电容量及配电台数不断增大，励磁涌流对保护整定影响愈来愈严重，这就要求我们在保护整定时要充分考虑励磁涌流对配电线路的影响，确保保护整定的正确性。1励磁涌流产生机理及其特点忽略变压器及合闸回路电阻影响，电流电压波形为正弦波，则空投瞬间铁芯中磁通与外加电压的关系为：䜡⬉বय़఼ࢅ⺕⍠⌕ᇍ㒓䏃ֱᡸᅮؐᭈᅮⱘᕅડ䚥䆌ᵫ☠फওկ⬉݀ৌˈ∳㢣䖲ѥ␃ᨬ㽕䱣ⴔҎ⇥⫳⌏∈ᑇⱘϡᮁᦤ催ˈ⫼⬉䳔∖г䖙䗳๲䭓ˈN9㒓䏃䜡⬉বय़఼ⱘᆍ䞣ঞৄ᭄г䖙䗳๲ࡴˈ䜡⬉㒓䏃ড়䯌ᯊবय़఼ⱘࢅ⺕⍠⌕гϡᮁ๲໻DŽ㗠៥Ӏⶹ䘧೼䜡⬉㒓䏃ⱘֱᡸᭈᅮᇍࢅ⺕⍠⌕ᇍֱᡸᭈᅮⱘᕅડϔⳈ㗗㰥⫮ᇥˈᴀ᭛ḍ᥂䖥޴ᑈⱘ䖤㸠㒣偠䗮䖛ߚᵤࢅ⺕⍠⌕ᇍֱᡸᭈᅮⱘᕅડˈᦤߎњֱᡸᭈᅮᯊ䞛পⱘᑨᇍ᥾ᮑDŽ݇䬂䆡ࢅ⺕⍠⌕˗ֱᡸᭈᅮ˗ᕅડ˗ᑨᇍ᥾ᮑЁ೒ߚ㉏ো71᭛⤂ᷛ䆚ⷕ$᭛ゴ㓪ো˄˅ᓩ㿔ֱᡸᅮؐᭈᅮᰃℷ⹂ᗻᰃֱ䆕ֱᡸ㺙㕂ৃ䴴ࡼ԰ⱘ෎⸔ˈᰃᦤ催կ⬉ৃ䴴ᗻⱘ䞡㽕᠟↉DŽ䖥ᑈᴹˈ䜡⬉㒓䏃ⱘ䜡⬉ᆍ䞣ঞ䜡⬉ৄ᭄ϡᮁ๲໻ˈࢅ⺕⍠⌕ᇍֱᡸᭈᅮᕅડᛜᴹᛜϹ䞡ˈ䖭ህ㽕∖៥Ӏ೼ֱᡸᭈᅮᯊ㽕ܙߚ㗗㰥ࢅ⺕⍠⌕ᇍ䜡⬉㒓䏃ⱘᕅડˈ⹂ֱֱᡸᭈᅮⱘℷ⹂ᗻDŽࢅ⺕⍠⌕ѻ⫳ᴎ⧚ঞ݊⡍⚍ᗑ⬹বय़఼ঞড়䯌ಲ䏃⬉䰏ᕅડˈ⬉⌕⬉य़⊶ᔶЎℷᓺ⊶ˈ߭ぎᡩⶀ䯈䪕㢃Ё⺕䗮Ϣ໪ࡴ⬉य़ⱘ݇㋏Ў˖⬅Ϟᓣৃҹⳟߎˈ೼ކߏবय़఼ⶀ䯈ˈ䪕㢃Ё⺕䗮⬅ϝ䚼ߚ㒘៤˖ᔎ䖿⺕䗮žPFRV¹W¢ˈ࠽⺕䗮žVঞއᅮѢড়䯌㾦¢ⱘ⺕䗮žPFRV¢DŽḍ᥂ĺᓣঞϡ㗗㰥㞾⬅ߚ䞣㹄ޣᑊ䆒ড়䯌㾦¢࠽⺕žVžPᯊˈ೼ড়䯌ⶀ䯈বय़఼䪕㢃Ёⱘ㓐ড়⺕䗮ব࣪᳆㒓བ೒ü᠔⼎DŽ由上式可以看出，在冲击变压器瞬间，铁芯中磁通由三部分组成：强迫磁通Φmcos(ωt+α)，剩磁通Φs及决定于合闸角α的磁通Φmcosα。根据④式及不考虑自由分量衰减并设合闸角α=0剩磁Φs=0.9Φm时，在合闸瞬间变压器铁芯中的综合磁通变化曲线如图—1所示。೒12±¹t໪ࡴ⬉य़⊶ᔶ㓐ড়⺕䗮䪕㢃Ёⱘᔎ䖿⺕䗮žžmUžsৃҹⳟߎ˖ᔧ߱ྟড়䯌㾦Ўᑺᯊবय़఼䪕㢃Ё࠽ԭ⺕䗮žVžPᯊ䪕㢃Ёⱘ᳔໻⺕䗮䖒ࠄžPҢ㗠Փবय़఼䪕㢃Ϲ䞡佅੠ˈࢅ⺕⬉⌕⣯๲ˈህѻ⫳᠔䇧ࢅ⺕⍠⌕DŽ⬅ᓣĺৃҹⳟߎˈぎᡩবय़఼ᯊ䪕㢃Ёⱘ⺕䗮ⱘ໻ᇣϢžPFRV¢ঞžV᳝݇DŽ㗠ࢅ⺕⍠⌕ⱘ໻ᇣϢ䪕㢃Ё⺕䗮ⱘ໻ᇣ᳝݇DŽ⺕䗮䍞໻ˈ䪕㢃䍞佅੠ˈࢅ⺕⍠⌕ህ䍞໻DŽ಴ℸˈᕅડࢅ⺕⍠⌕໻ᇣⱘ಴㋴Џ㽕བϟ˖Ł⬉⑤⬉य़DŽবय़఼ড়䯌ৢˈ䪕㢃Ёᔎ䖿⺕䗮ⱘᐙؐžP8P:¹DŽ಴ℸˈ⬉⑤⬉य़䍞催ˈžP䍞໻ˈࢅ⺕⍠⌕䍞໻DŽłড়䯌㾦¢DŽᔧড়䯌㾦¢ᯊˈžPFRV¢᳔໻ˈࢅ⺕⍠⌕᳔໻ˈৃ䖒ࠄ乱ᅮ⬉⌕ⱘס˗㗠ᔧ¢DŽˈžPFRV¢ㄝѢ䳊ˈࢅ⺕⍠⌕䕗ᇣDŽŃ࠽⺕%VDŽড়䯌Пࠡˈবय़఼䪕㢃Ёⱘ࠽⺕䍞໻ˈࢅ⺕⍠⌕ህ䍞໻DŽ঺໪ˈᔧ࠽⺕%Vⱘᮍ৥Ϣড়䯌ПৢžPFRV¢ⱘᮍ৥Ⳍৠᯊˈࢅ⺕⍠⌕ህ໻DŽডПࢅ⺕⍠⌕ህᇣDŽࢅ⺕⍠⌕㹄ޣˈࢅ⺕⍠⌕㹄ޣ㑺޴Ͼ਼⊶DŽࢅ⺕⍠⌕ᇍ䗳ᮁֱᡸᅮؐⱘᕅડ䖛এϔ↉ᯊ䯈ˈ៥Ӏᯊᐌ䘛ࠄϔ⾡ᗾ⦄䈵ˈ䜡⬉㒓䏃ذ⬉៪䏇䯌ৢˈᘶ໡䗕⬉ᯊӮথ⫳Ⳍ䯈⬉⌕䗳ᮁֱᡸࡼ԰ˈড়䯌ϡ៤ࡳˈᅝᥦᎵ㒓ᶹᡒᬙ䱰≵᳝থ⦄ӏԩᬙ䱰⦄䈵ˈݡᅝᥦড়䯌ैজ㛑ড়ϞএDŽ䖭おコᰃҔМॳ಴˛㒣䇗ᶹⷨおˈॳ಴ᰃ䗳ᮁֱᡸᅮؐᭈᅮᯊ᳾㗗㰥䒆䖛ࢅ⺕⍠⌕DŽ䗮䖛ҹϞߚᵤৃ㾕ˈ೼䜡⬉বय़఼᥹ܹ⬉㔥ⶀ䯈ˈᇚ᳝ᕜ໻ⱘࢅ⺕⍠⌕ߎ⦄ˈࢅ⺕⍠⌕ᑊϡᰃϔϾᅮؐˈ೼ϔᅮⱘ䖤㸠ᴵӊϟˈ݊ؐ䱣বय़఼䪕㢃ⱘ࠽ࢅ⺕ᮍ৥ঞড়䯌ⶀ䯈ࡴࠄϔ⃵㒓೜ⱘ⬉य़Ⳍԡ㾦ⱘব࣪㗠ᬍবDŽབᵰ೼ড়䯌ⶀ䯈ˈ䪕㢃ⱘ࠽⺕Ϣࢅ⺕⺕䗮ᙄདⳌࡴˈࢅ⺕⍠⌕᳔ؐ໻ˈ⬅Ѣ৘⾡ᴵӊⱘᕅડˈড়䯌ࢅ⺕⍠⌕Ўবय़఼乱ᅮ⬉⌕ؐⱘסˈ݊ԭᚙމࢅ⺕⍠⌕ؐӮᇣDŽབᵰࢅ⺕⍠⌕䖒ࠄ䗳ᮁᅮؐᯊড়ᓔ݇ᯊ䗳ᮁֱᡸࡼ԰ˈᓔ݇䏇䯌ˈབࢅ⺕⍠⌕ᇣѢ䗳ᮁᅮؐˈ䗳ᮁֱᡸህϡӮࡼ԰ˈᓔ݇ህ㛑ড়ϞDŽࢅ⺕⍠⌕ᇍ䖛⌕ৢࡴ䗳ֱᡸᅮؐⱘᕅડҞᑈ᳜ӑ݀ৌ಴ᶤ⾡ॳ಴ᢝ䯌䰤⬉ˈ㒧ᵰ᳝݈ᑘবϸϾব⬉᠔ⱘϸᴵ㒓䏃ྟ㒜ড়ϡϞˈᶹⳟֱᡸࡼ԰ᚙމˈᰃ䖛⌕ৢࡴ䗳ࡼ԰ˈ⌒Ҏᶹ㒓ˈ≵᳝ᡒࠄᬙ䱰⚍ˈজᅝᥦ䆩䗕ˈ∸≳㒓䆩䗕៤ࡳˈб䯳㒓䆩䗕ϡ៤ࡳˈᇚৢࡴ䗳ᅮؐ⬅VᬍЎVৢˈড়䯌៤ࡳDŽॳ಴ߚᵤབϟ˖䖛⌕ৢࡴ䗳ࡼ԰ⱘॳ⧚ᰃˈᔧড়䯌Ѣᬙ䱰㒓䏃ᯊˈ៪䞡ড়Ѣᬙ䱰㒓䏃ᯊৢࡴ䗳ࡼ԰ˈ㒣图1可以看出：当初始合闸角为0度时变压器铁芯中剩余磁通Φs=0.9Φm时,铁芯中的最大磁通达到2.9Φm从而使变压器铁芯严重饱和，励磁电流猛增，就产生所谓励磁涌流。由式④可以看出，空投变压器时铁芯中的磁通的大小与Φmcosα及Φs有关。而励磁涌流的大小与铁芯中磁通的大小有关。磁通越大，铁芯越饱和，励磁涌流就越大。因此，影响励磁涌流大小的因素主要如下：1）电源电压。变压器合闸后，铁芯中强迫磁通的幅值Φm=Um/Wω。因此，电源电压越高，Φm越大，励磁涌流越大；2）合闸角α。当合闸角α=0时，Φmcosα最大，励磁涌流最大，可达到额定电流的5~8倍；而当α=90。，Φmcosα等于零，励磁涌流较小；3）剩磁Bs。合闸之前，变压器铁芯中的剩磁越大，励磁涌流就越大。另外，当剩磁Bs的方向与合闸之后Φmcosα的方向相同时，励磁涌流就大。反之励磁涌流就小。励磁涌流衰减，励磁涌流衰减约几个周波。2励磁涌流对速断保护定值的影响过去一段时间，我们时常遇到一种怪现象，配电线路停电或跳闸后，恢复送电时会发生相间电流速断保护动作，合闸不成功，安排巡线查找故障没有发现任何故障现象，再安排合闸却又能合上去。这究竟是什么原因？经调查研究，原因是速断保护定值整定时未考虑躲过励磁涌流。通过以上分析可见，在配电变压器接入电网瞬间，将有很大的励磁涌流出现，励磁涌流并不是一个定值，在一定的运行条件下，其值随变压器铁芯的剩励磁方向及合闸瞬间加到一次线圈的电压相位角的变化而改变。如果在合闸瞬间，铁芯的剩磁与励磁磁通恰好相加，励磁涌流值最大，由于各种条件的影响，合闸励磁涌流为变压器额定电流值的5~8倍，其余情况励磁涌流值会小。如果励磁涌流达到速断定值时合开关时速断保护动作，开关跳闸，如励磁涌流小于速断定值，速断保护就不会动作，开关就能合上。3励磁涌流对过流后加速保护定值的影响今年7月份公司因某种原因拉闸限电，结果有兴庄变两个变电所的两条线路始终合不上，查看保护动作情况，是过流后加速动作，派人查线，没有找到故障点，又安排试送，汤沟线试送成功，九队线试送不成功，将后加速定值由0.2s改为0.3s后，合闸成功。原因分析如下：过流后加速动作的原理是，当合闸于故障线路时，或重合于故障线路时后加速动作，经过0.2s延时跳开故障线路。根据以往原过渡定值整定以九队线为例，九队线线路总长为35.27KM，该线路有配电变压器共100台，总容量为17303千伏安，额定电流为999A，该线路的最大负荷电流为150A，线路过流保护动作按避开最大负荷电流整定：Idz=Kk*Kzq*Ifhmax=1.2*1.5*150/0.9=300A过流灵敏度校验：KLM=0.866Idmin/Idz=1.68861.5灵敏度符合要求。过流时间t取0.4S过流后加速时间整定为0.2S励磁涌流按3倍额定电流计算已远远大于过流整定值，过流后加速动作也就不足为怪了。过流后加速的时间按励磁涌流的衰减周期来考虑，实践证明励磁涌流的衰减时间大于0.2s。4结论由于励磁涌流大小与衰减时间无法进行量化，在整定时要注重实践，要在运行中不断总结，同时要根据线路变化而即时修改定值，从而保证保护动作的准确性。10月下.indd1752010-10-2117:11:09配电变压器励磁涌流对线路保护定值整定的影响作者：郑许林，ZHENGXulin作者单位：灌南县供电公司,江苏连云港,222500刊名：科技传播英文刊名：PUBLICCOMMUNICATIONOFSCIENCE&TECHNOLOGY年，卷(期)：2010(20)本文链接：