陳旭 饒勇 殷光武 袁功獻(xiàn)
摘要:在500kV變壓器使用的過程中,過勵磁現(xiàn)象的存在會對設(shè)備產(chǎn)生破壞,影響系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,同時會降低設(shè)備的使用壽命。文章針對500kV變壓器的過勵磁保護(hù)以及相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞:500kV變壓器;過勵磁現(xiàn)象;過勵磁保護(hù);電力系統(tǒng);電力建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TM772 文章編號:1009-2374(2015)17-0136-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.069
過勵磁保護(hù)主要是為了對變壓器的過勵磁情況進(jìn)行保護(hù),以防過勵磁超出限制,影響變壓器的運(yùn)行以及使用年限。本文針對500kV變壓器的過勵磁保護(hù)等相關(guān)的內(nèi)容分析研究。
1 500kV變壓器產(chǎn)生過勵磁現(xiàn)象的原因
在電網(wǎng)、電力系統(tǒng)發(fā)展的過程中,500kV變壓器被廣泛使用,但是在使用的過程中會產(chǎn)生一些過勵磁,過勵磁的產(chǎn)生會影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,減少設(shè)備的使用壽命。500kV變壓器在設(shè)計(jì)過程中,有一個磁通密度值,初設(shè)計(jì)中該磁通密度值一般為1.6~17T,但是在制造的過程中,磁通密度值要>1.9T,進(jìn)而將變壓器額定電壓、頻率造成的偏差避免。過勵磁現(xiàn)象還是會發(fā)生,針對產(chǎn)生過勵磁現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析,主要為:(1)開關(guān)連接或者調(diào)整不適。在對500kV變壓器進(jìn)行檢修時,退出運(yùn)行后,變壓器的分接開關(guān)要調(diào)整到最小的位置,但是在完成變壓器的檢修之后,忘記調(diào)整分接開關(guān)而進(jìn)行合閘,造成電路中的實(shí)際電壓大于最小分接電壓,造成過勵磁的產(chǎn)生;(2)空載到負(fù)載的合閘瞬間產(chǎn)生。主要是因?yàn)樽儔浩鞯蔫F芯中存在一定的剩余磁通,在外加電壓過零合閘時,過勵磁將增加,而不利于合閘;(3)實(shí)際頻率低于額定頻率。變壓器的額定電壓的頻率低于額定頻率,同時電感性負(fù)載的電壓不變,此時將會增加變壓器鐵芯中的磁通,而誘發(fā)過勵磁的產(chǎn)生;(4)鐵芯結(jié)構(gòu)因素。鐵芯的材質(zhì)一般為冷軋硅鋼片,接縫分兩處錯開,形成一定的搭接距離。搭接面增加,但是厚度減少,造成實(shí)際截面減少,使得鐵芯接縫處產(chǎn)生過勵磁。
2 500kV變壓器的過勵磁能力以及對其產(chǎn)生的影響
按照式(1)進(jìn)行過勵磁能力的測試,n增大,空載電流與損耗之間的關(guān)系為非線性陡增。對變壓器自身的損耗進(jìn)行分析,其損耗主要在金屬構(gòu)件的表面、鐵芯等部位,并在運(yùn)行中產(chǎn)生局部過熱。在過勵磁倍數(shù)相同的情況下,變壓器的額定磁密、飽和磁密等參數(shù),影響變壓器的過勵磁持續(xù)的時間,如果額定磁密與飽和磁密越近,飽和磁密曲線的斜率就會下降越明顯,也因此使得變壓器過勵磁產(chǎn)生的持續(xù)時間縮短。
因此500kV變壓器的生產(chǎn)制造,可以提供兩條過勵磁曲線:一種是空載下的;一種是滿載下的。變壓器的電壓公式為:U=E-IZ;所以根據(jù)電壓公式,得出IZ的作用下變壓器的負(fù)載運(yùn)行時的電壓會下降,進(jìn)而使得過勵磁持續(xù)時間縮短。在實(shí)際生產(chǎn)500kV變壓器的過程中,要按照變壓器滿載情況下的過勵磁曲線進(jìn)行相關(guān)的配合制造。
過勵磁的產(chǎn)生將會增加變壓器空載電流的高次數(shù)諧波、使得變壓器在運(yùn)行中的噪音增加、涌流超過空載電流,并產(chǎn)生較大的機(jī)械力、對變壓器的構(gòu)件產(chǎn)生損耗、增加空載損耗等。在變壓器的實(shí)際電壓大于額定電壓10%以上后,變壓器的鐵芯處于飽和狀態(tài),過勵磁增加,鐵芯溫度升高,雜散磁通增強(qiáng),使得繞組以及其他的金屬部件產(chǎn)生損耗,造成設(shè)備的過熱、絕緣老化,影響著設(shè)備的使用壽命,嚴(yán)重時會燒毀變壓器。
3 500kV變壓器的過勵磁保護(hù)
在變壓器運(yùn)行過程中,系統(tǒng)電壓的升高、頻率的降低也會影響變壓器過勵磁的產(chǎn)生,所以過勵磁保護(hù)非常重要。在實(shí)際運(yùn)行工作中,只有變壓器的繼電器反時限特性曲線,在過勵磁可允許范圍內(nèi)曲線的下方,才可以充分地發(fā)揮繼電器的變壓器過勵磁保護(hù)作用。
如果反時限特性曲線與過勵磁曲線相交,則說明變壓器的繼電器與之配合度較差,也就是說過勵磁值<相交值,此時的繼電器的運(yùn)行時間>變壓器的運(yùn)行時間,使得繼電器還未開始繼電器動作,變壓器就已經(jīng)出現(xiàn)了損壞。在500kV變壓器工作時,磁密、U/f成為正相關(guān)的關(guān)系,繼電器的電壓一次線圈轉(zhuǎn)變?yōu)槟妇€電壓互感器二次的位置,將反應(yīng)加到變壓器的電壓、頻率上,進(jìn)行過勵磁保護(hù)。
從式(3)中,可以得到K值與T2成正比例關(guān)系,K為整定時間的倍數(shù)。當(dāng)K值不同時,將會呈現(xiàn)出一簇曲線(圖2),所以針對實(shí)際運(yùn)行中確定的變壓器,可以適當(dāng)?shù)倪x擇K值、M值。改變K值、M值,使反時限動作發(fā)生時間與變壓器的過勵磁持續(xù)時間有效的結(jié)合,完成對變壓器過勵磁的保護(hù),降低對變壓器以及相關(guān)設(shè)備的損耗和破壞。
在此基礎(chǔ)上,對變壓器進(jìn)行過勵磁保護(hù),可以從兩個方面進(jìn)行:第一個為反時限過勵磁保護(hù);第二個為定時限過勵磁保護(hù)。從圖1中的數(shù)據(jù)可以得出,過勵磁比≤1.1時,變壓器過勵磁的產(chǎn)生將非常小,或者說變壓器的穩(wěn)定工作時間較長,所以可以將變壓器的繼電器的啟動值設(shè)置為1.1,在過電壓達(dá)到1.1倍時,繼電器開始對變壓器進(jìn)行過勵磁保護(hù)。當(dāng)N=500kV/100V時,U/f的二次啟動值為510/500×110V/50Hz=2.24(V/Hz)。當(dāng)K為最大值10時,還會有充足的時間完成變壓器的過勵磁保護(hù)操作,有很大的余度,所以在變壓器運(yùn)行中,過勵磁曲線較低時,K值可以適當(dāng)選得小一些。當(dāng)繼電器的特性曲線與變壓器過勵磁曲線相交時,變壓器的過勵磁保護(hù)主要是依靠反時限過勵磁保護(hù)。因此在實(shí)際工作中,需要根據(jù)變壓器的工作環(huán)境、工作需求、工作強(qiáng)度等因素設(shè)置過勵磁保護(hù)裝置,安裝定時限過勵磁保護(hù)彌補(bǔ)反時限過勵磁保護(hù)缺陷。
4 結(jié)語
隨著電力系統(tǒng)、電網(wǎng)等的發(fā)展,500kV變壓器成為電力建設(shè)中常用的主要設(shè)備,在500kV變壓器使用的過程中,會在各種因素的影響下產(chǎn)生過勵磁現(xiàn)象。過勵磁的產(chǎn)生將影響變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行,會造成設(shè)備的損耗、變壓器燒毀等,為了有效地對變壓器進(jìn)行保護(hù),需要按照變壓器過勵磁保護(hù)裝置,對過勵磁進(jìn)行檢測,防止其超過允許限額,對變壓器以及相關(guān)設(shè)備造成影響。
參考文獻(xiàn)
[1] 任廣福.淺析變壓器過勵磁故障的原因及預(yù)防[J].江西煤炭科技,2011,(2).
[2] 楊紅.500kV變壓器的過勵磁及其保護(hù)特點(diǎn)[J].中國電力教育,2011,(9).
作者簡介:陳旭(1987-),女,湖北漢川人,供職于廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司設(shè)備部,研究方向:繼電保護(hù)和自動裝置。
(責(zé)任編輯:蔣建華)