摘要：文章細(xì)究勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的根本原因，總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，多維度觀察思考，采取預(yù)防、消除、控制等多重技術(shù)手段，并以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，尋找切實(shí)可行的方案。提高主變送電成功率，增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，需要從電氣系統(tǒng)的整體、局部、根源上發(fā)掘查找不足、缺陷和隱患，從而拓寬技術(shù)改進(jìn)思路，竭力做好勵(lì)磁涌流的防范控制工作。

關(guān)鍵詞：變壓器；空載充電；勵(lì)磁涌流；消磁；磁路飽和；相控

中圖分類號(hào)：TM401文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2012）24-0070-03

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，系統(tǒng)容量不斷增大，結(jié)構(gòu)也日益增強(qiáng)，安全愈發(fā)重要。對(duì)于大型電力變壓器空載充電帶來(lái)的嚴(yán)峻問(wèn)題，即勵(lì)磁涌流造成保護(hù)誤動(dòng)等危害也日益凸顯。傳統(tǒng)的識(shí)別和處置方式均存在若干局限性或取值不精準(zhǔn)的問(wèn)題（定值、死區(qū)、計(jì)算誤差等）。即便保護(hù)躲過(guò)了涌流，依然無(wú)法避免負(fù)荷波動(dòng)、系統(tǒng)參數(shù)突變的現(xiàn)象發(fā)生?；诟珳?zhǔn)、更可靠要求的提出，防范控制勵(lì)磁涌流危害成為了一個(gè)不可回避的課題。

這里結(jié)合臺(tái)山電廠的情況，針對(duì)變壓器自身結(jié)構(gòu)特性，細(xì)究勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的本質(zhì)因素，分析以往案例性質(zhì)特征，借助先進(jìn)技術(shù)理論及成果，從變壓器受電方式、CT特性、剩磁、合閘相角四個(gè)方面分析、討論防范控制勵(lì)磁涌流的技術(shù)措施。

1變壓器受電方式

勵(lì)磁涌流是變壓器繞組在外施電壓的突然作用下，由于磁路飽和而反映出的電氣暫態(tài)過(guò)程。從直接原因上看，如果變壓器送電能夠避免空載合閘，也就回避了勵(lì)磁涌流的問(wèn)題。電力系統(tǒng)大型變壓器的送電方式由系統(tǒng)主接線形式?jīng)Q定，一般有零起升壓和空載充電兩

種。以下以臺(tái)山電廠一期主接線為例進(jìn)行分析。

臺(tái)山電廠一期電氣主接線系統(tǒng)分為220kV系統(tǒng)和500kV系統(tǒng)，且各為獨(dú)立系統(tǒng)。220kV系統(tǒng)采用雙母線帶母聯(lián)的接線方式，兩臺(tái)主變接入，四條輸電線路送出；發(fā)電機(jī)與變壓器為發(fā)變組單元接線形式接入系統(tǒng)，無(wú)出口開(kāi)關(guān)，機(jī)組通過(guò)變高側(cè)斷路器同期并網(wǎng)。500kV系統(tǒng)采用二分之三斷路器接線方式，三臺(tái)主變接入，兩條輸電線路送出；發(fā)電機(jī)與變壓器為發(fā)變組單元接線形式接入系統(tǒng)，設(shè)有出口斷路器，也是并網(wǎng)同期點(diǎn)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，220kV系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度較為簡(jiǎn)單，主變可以零起升壓的方式轉(zhuǎn)入運(yùn)行，直接回避了勵(lì)磁涌流及其一系列問(wèn)題。500kV系統(tǒng)的二分之三接線調(diào)度更靈活，出口斷路器也省去了啟/備變的設(shè)置，但主變卻不得不采用空載合閘方式充電，從而勢(shì)必面臨產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以首先并直接地回避勵(lì)磁涌流的問(wèn)題，但并不能杜絕。當(dāng)有電氣聯(lián)系的鄰近變壓器空充時(shí)，也可能誘發(fā)本側(cè)和應(yīng)涌流的出現(xiàn)。另一方面，主接線設(shè)計(jì)也需全盤考慮系統(tǒng)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性，且對(duì)于已投產(chǎn)的機(jī)組幾乎不可能做主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改造，這就需從其他方面再著手解決。

2保護(hù)用電流互感器的勵(lì)磁特性

主變壓器外部故障的主保護(hù)一般采用二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)，由CT不同型、變比差異、傳變差異等產(chǎn)生的不平衡電流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響也不可輕視。

2011年，廣東電網(wǎng)某電廠在執(zhí)行主變檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行操作時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘。事后經(jīng)查，直接原因是差動(dòng)保護(hù)用兩側(cè)CT勵(lì)磁特性不一致，存在超過(guò)定值的較大差流。穩(wěn)態(tài)情況下，CT特性不一致并不影響保護(hù)運(yùn)行；而暫態(tài)情況下，由于大量非周期分量存在，特性較差的CT先飽和或飽和度更嚴(yán)重，導(dǎo)致勵(lì)磁電抗減小，電流隨之增大，加之相角差等，從而產(chǎn)生的大差流將可能導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作。

因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)應(yīng)采用抗飽和能力較強(qiáng)的CT；發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)兩側(cè)CT必須保證型號(hào)、特性完全相同。此外，減少保護(hù)CT二次負(fù)載，能降低鐵芯飽和度；測(cè)試兩側(cè)負(fù)載，保證負(fù)載相同，也可減少差流。已投產(chǎn)的廠站應(yīng)認(rèn)真核查保護(hù)用CT特性，對(duì)勵(lì)磁特性不一致的或抗飽和能力差的進(jìn)行更換；提高抗飽和能力，降低不平衡電流的影響，避免暫態(tài)情況下差流大造成保護(hù)誤動(dòng)。

3變壓器修后自主性消磁

變壓器停電檢修中，按照檢修規(guī)程須進(jìn)行繞組直流電阻測(cè)試，以檢驗(yàn)內(nèi)部焊接質(zhì)量及載流部件的接觸是否良好。但直阻測(cè)試后，在變壓器鐵芯中殘留的剩磁，其大小與極性往往未知，在變壓器空充時(shí)，即有可能造成磁路嚴(yán)重飽和，這也是常見(jiàn)的涌流誘因之一。因此，在防范控制勵(lì)磁涌流的措施中，應(yīng)重視主變修后消磁工作，將其寫入變壓器檢修作業(yè)指導(dǎo)書或檢修文件包等文件中，作為檢修項(xiàng)目的一個(gè)質(zhì)檢點(diǎn)和驗(yàn)收環(huán)節(jié)去認(rèn)真對(duì)待。

變壓器消磁一般通過(guò)消磁儀去完成，簡(jiǎn)便實(shí)用，三相全部消磁一般僅需4～8個(gè)小時(shí)即可。消磁后，變壓器充電過(guò)程中勵(lì)磁電流的削弱效果明顯，同時(shí)也是后面要講到的相控合閘的補(bǔ)充措施——由于變壓器修后，剩磁極性大小未知，如按“上次分閘角”執(zhí)行相控合閘就沒(méi)有任何意義，產(chǎn)生較大涌流的概率依然不可控。因此，變壓器修后消磁絕對(duì)是不可忽視的一項(xiàng)防范控制措施。

4空載充電采取相控合閘

變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的主要原因是鐵芯磁路飽和，因此控制勵(lì)磁涌流可以從降低、控制鐵芯飽和上考慮。變壓器設(shè)計(jì)制造時(shí)，鐵芯的飽和磁通是在穩(wěn)態(tài)磁通的基礎(chǔ)上留有裕度的，穩(wěn)態(tài)下不會(huì)飽和。設(shè)定電源側(cè)電壓函數(shù)為，

又有，那么磁通的函數(shù)關(guān)系式為：。

磁通相位落后于電壓90度，且由上述函數(shù)關(guān)系可見(jiàn)，空充時(shí)磁通大小取決于。在=0°或180°時(shí)合閘，電源側(cè)電壓過(guò)零點(diǎn)，磁通最大，磁路易飽和；在=90°或270°時(shí)合閘，電源側(cè)電壓過(guò)峰值，磁通最小，勵(lì)磁電流也最小。當(dāng)變壓器鐵芯中存有剩磁時(shí)，在系統(tǒng)電源側(cè)峰值時(shí)合閘，由于沒(méi)有多個(gè)來(lái)源磁通的相疊加，也不會(huì)導(dǎo)致磁路飽和，極大降低了勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的概率。因此，可以考慮在系統(tǒng)電源側(cè)電壓峰值相控合閘來(lái)減小或抑制勵(lì)磁涌流。

本文以臺(tái)山電廠5號(hào)主變勵(lì)磁涌流抑制改造項(xiàng)目為例，進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。臺(tái)山電廠500kV系統(tǒng)為二分之三斷路器接線方式，兩個(gè)完整串，一個(gè)不完整串，5號(hào)主變串為交叉接線的完整串，如下所示：

首先，500kV系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、斷路器特性直接影響著加裝涌流抑制裝置的可行性。500kV系統(tǒng)配電設(shè)備為氣體絕緣全封閉組合電器，其金屬外殼內(nèi)充有一定壓力的SF6氣體，有效減弱了斷路器的拉弧和預(yù)擊穿效應(yīng)，保證了動(dòng)作時(shí)間的穩(wěn)定性。第三完整串中5031為線路邊開(kāi)關(guān)，5032為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，5033為變高邊開(kāi)關(guān)。5號(hào)主變復(fù)電操作流程是分開(kāi)5032和5033開(kāi)關(guān)，然后合上變高側(cè)進(jìn)線刀閘，再合上邊開(kāi)關(guān)5033充電。結(jié)構(gòu)上，系統(tǒng)具備勵(lì)磁涌流抑制裝置的加裝條件，裝置可加裝在5033開(kāi)關(guān)的控制回路上。

為驗(yàn)證勵(lì)磁涌流裝置出口時(shí)間定值的穩(wěn)定性，對(duì)5033斷路器固有動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行測(cè)試。

動(dòng)作時(shí)間測(cè)試共進(jìn)行了6組，測(cè)試結(jié)果三相合閘時(shí)間基本一致，漂移值只在0.5ms內(nèi)，分閘時(shí)間最大漂移達(dá)1.3ms，但時(shí)間漂移在3ms內(nèi)即可滿足裝置需求。

接下來(lái)需要考慮的就是二次系統(tǒng)的接入點(diǎn)和測(cè)試方案的問(wèn)題。二次系統(tǒng)主要是在現(xiàn)有二次設(shè)備及回路上接入和整體調(diào)試。系統(tǒng)電源以A相電壓為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量分析相位關(guān)系，取自二母母線PT；主變受控側(cè)電壓、電流，取自主變高壓側(cè)進(jìn)線上PT、CT，可準(zhǔn)確反映主變受電前后高壓側(cè)參數(shù)變化。開(kāi)關(guān)量的接入應(yīng)與自動(dòng)化系統(tǒng)（DCS、NCS等）相配合，接入方案是：將斷路器測(cè)控裝置的合/分閘開(kāi)出點(diǎn)改接至勵(lì)磁涌流抑制器啟動(dòng)合/分閘開(kāi)入點(diǎn)，作為合分閘啟動(dòng)信號(hào)用；將涌流抑制裝置合分閘開(kāi)出點(diǎn)接入開(kāi)關(guān)合/分閘遙控回路，用于指令出口。

二次回路變更后，可采用加壓、通流的方法檢驗(yàn)接線的正確性。而遙控回路的檢驗(yàn)，采取傳動(dòng)開(kāi)關(guān)的方法最為直接有效，同時(shí)也在線測(cè)試了斷路器的動(dòng)作時(shí)間。

采用NCS遙控方式傳動(dòng)，二次回路上消耗了一定時(shí)間，較之固有時(shí)間有了較多的時(shí)延。數(shù)據(jù)顯示分閘時(shí)間較穩(wěn)定，漂移大約只在1ms內(nèi)；合閘時(shí)間前兩次漂移雖然較大，但最后兩次基本穩(wěn)定在105.04ms附近。此測(cè)試結(jié)果可作為空載充電試驗(yàn)首次整定值使用。

主變空充試驗(yàn)開(kāi)始前，勵(lì)磁涌流抑制裝置定值整定，投入運(yùn)行，5033斷路器轉(zhuǎn)至熱備用狀態(tài)，根據(jù)調(diào)令對(duì)主變進(jìn)行復(fù)電操作。

空載充電試驗(yàn)勵(lì)磁涌流抑制裝置錄波圖如圖3

所示：

考慮到帶電下（預(yù)擊穿和拉弧）動(dòng)作時(shí)間有偏移，每次須根據(jù)前次錄波測(cè)量的動(dòng)作時(shí)間來(lái)修正時(shí)間定值。如圖3所示，二次試驗(yàn)錄波結(jié)果顯示合閘角91.4°，最大峰值電流也不超過(guò)額定電流的1.6倍。本次變壓器空充試驗(yàn)中保護(hù)裝置未見(jiàn)異常，系統(tǒng)參數(shù)（電壓、電力、功率）未見(jiàn)較大突變，相控合閘整體效果良好。

5結(jié)語(yǔ)

在勵(lì)磁涌流的防范控制策略上，如僅依靠保護(hù)的識(shí)涌流、躲涌流，必然忽視多種誘因并存，抱有僥幸心理的態(tài)度；電氣試修人員須積極主動(dòng)分析，探究本質(zhì)原因，采取多重手段，從細(xì)節(jié)上、根源上防范控制。當(dāng)然消除磁路飽和，抑制勵(lì)磁涌流，既需要先進(jìn)技術(shù)的跟進(jìn)，更需要電力檢修人的嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范。

參考文獻(xiàn)

[1]張雪松，等．主編空充引起鄰近機(jī)組功率擺動(dòng)[J]．繼電器，2005．

[2]葉念國(guó)．抑制勵(lì)磁涌流的新對(duì)策——剩磁與偏磁互克

[J]．深圳勘察設(shè)計(jì)．

[3]王偉儉．電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2002．

作者簡(jiǎn)介：王群（1986-），男，湖北人，廣東國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司助理工程師，研究方向：發(fā)電廠電氣二次檢修。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）