[內(nèi)容摘要通過對一起由于干式變壓器合閘的勵磁涌流產(chǎn)生的斷路器跳閘事件的分析及處理方法，通過對干式變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的原因分析，提出的建議及解決措施。

[關(guān)鍵詞勵磁涌流；斷路器；零序電流

1引言

勵磁涌流（inrushcurrent)的發(fā)生，很明顯是受勵磁電壓的影響。即只要系統(tǒng)電壓一有變動，勵磁電壓受到影響，就會產(chǎn)生勵磁涌流。在不同的情況下將產(chǎn)生如下所述的初始（initial inrush)、電壓復原（recovery inrush)及共振（sympathetic inrush 共感）等不同程度的勵磁涌流。其瞬時尖峰值及持續(xù)時間，將視下列各因素的綜合情況而定，可能會高達干式變壓器額定電流的8~30倍。當合上斷路器給干式變壓器充電時，有時可以看到干式變壓器電流表的指針擺得很大，然后很快返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流通常稱之為勵磁涌流，特點如下：

1)涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量(主要是二次和三次諧波)，主要是偶次諧波，因此，勵磁涌流的變化曲線為尖頂波。

2)勵磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。因此，在開始瞬間衰減很快，以后逐漸減慢，經(jīng)0.5～1s后其值不超過(0.25～0.5)In。

3)一般情況下，干式變壓器容量越大，衰減的持續(xù)時間越長，但總的趨勢是涌流的衰減速度往往比短路電流衰減慢一些。

4)勵磁涌流的數(shù)值很大，較大可達額定電流的8～10倍。當整定一臺斷路器控制一臺干式變壓器時，其速斷可按干式變壓器勵磁電流來整定。

下面就是一起因干式變壓器勵磁涌流影響產(chǎn)生的一起事故，及解決方法：

2跳閘前運行方式

110kVI、II母聯(lián)絡運行,I母帶池沁線熱備用、110kV沁格線運行（新間隔送電）， II母帶2號主變、天沁線運行；110kV線路備自投投入運行，即“跳天沁、合池沁”，35kVI、II母聯(lián)絡運行I母帶沁鴻線、沁寶線運行 II母帶沁丁線、沁優(yōu)線運行、沁鴻二線冷備用，10kVII母帶沁煤線、沁佳線、沁松線、沁泰線、沁達線、沁晶線、2號所用變、4號電容器運行。

3故障情況分析

201X年9月28日22：32分，在對110kV某某變110kV沁格線對側(cè)（泰格硅業(yè)開關(guān)站2號電爐變）送電過程中，某某變110kV天沁線零序I段保護動作，跳開110kV天沁線斷路器，110kV母線電壓緩慢降低，110kV進線備自投未動作，110kV某某變失壓，4號電容器因低電壓保護動作跳閘。線路保護及備自投聯(lián)切小電源壓板未投入。保護人員在現(xiàn)場檢查故障錄波圖如下：

3.1110kV天沁線保護裝置動作行為分析

110kV天沁線保護裝置型號：許繼電氣生產(chǎn)的WXH-813A/1/R1保護裝置,CT變比為：600/1。110kV天沁線跳閘時，天沁線保護裝置顯示報文如下：

啟動動作時間：201X年9月28日22時32分24秒575毫秒

動作元件名稱：零序I段動作

動作相對時間：012毫秒

故障測距測距參數(shù)0.00km

故障測距故障參數(shù)

A相電流0.209∠150A

B相電流0.56∠353A

C相電流0.562∠227A

測距結(jié)果：0.00km

天沁線零序I段定值：

零序控制字：0x0001(投入零序I段。零序II、III、IV、零序III段經(jīng)方向、零序IV段經(jīng)方向、零序II段永跳、零序III段永跳控制字均為0，表示未投入)

零序I段電流定值：0.5A，時間：0s

零序II、III、IV段電流定值：20A，時間10s

根據(jù)錄波圖形分析可知，在110kV天沁線跳閘時刻，B相電流明顯偏向于時間軸的上側(cè)，C相電流偏向與時間軸的下側(cè)。對跳閘時刻的A、B、C電流進行諧波分析發(fā)現(xiàn)：110kV天沁線A相電流基波為：0.2040，二次諧波為0.1071，B相電流基波為：0.5898，二次諧波為：0.1675，C相電流基波為：0.623，二次諧波為：0.1784，B、C兩相含有較高的二次諧波，且B、C相均含有直流分量，B、C兩相電流具有明顯的勵磁涌流特征。一次電流約為360A，故可推斷該勵磁涌流應為對側(cè)110kV泰格變2號爐變送電時所產(chǎn)生的勵磁涌流，不是故障電流。經(jīng)保護廠家分析認為：

（1）9月28日22時32分在沁格線對側(cè)送電時，天沁線WXH-813A保護受此擾動而啟動。

（2）保護啟動后產(chǎn)生了零序電流，此零序電流大小滿足零序I段定值（大于0.5A），且零序電壓滯后零序電流135度，滿足零序功率正序方向（滿足動作區(qū)30度到190度），因此零序I段保護瞬時出口跳閘。

(3)電壓中諧波含量較大，產(chǎn)生了較大的零序電壓。且A相電流在保護啟動前后沒有變化，而B相電流、C相電流均有明顯變化，初步判斷由此產(chǎn)生了零序電流，從而直接導致了此次零序保護的動作出口。

許繼廠家分析結(jié)果示意圖

根據(jù)故障錄波圖，廠家建議

（1）、干式變壓器空載合閘時，勵磁涌流不僅僅是電氣關(guān)系，三相存在不平衡，存在零序電流。

（2）、建議空投干式變壓器時退出零序Ⅰ段或者抬高零序Ⅰ段電流定值躲過干式變壓器空載合閘時的不平衡。

3.2110kV沁格線保護裝置動作行為分析

110kV沁格線為本次新投運間隔，保護裝置型號為：許繼電氣生產(chǎn)的WXH-813A/Ｂ1/R1線路保護,CT變比為600/1,110kV天沁線跳閘時，沁格線保護裝置無保護動作報文，原因如下：

沁格線零序I段定值：

零序控制字：0x000F(零序I、II、III、IV段為投入狀態(tài)、零序III段經(jīng)方向、零序IV段經(jīng)方向、零序II段永跳、零序III段永跳控制字均為0，表示未投入)

零序I段電流定值：１.71A，時間：0.1s

零序II段電流定值：0.25A，時間：0.4s

零序III段電流定值：0.25A，時間：0.4s

零序IV段電流定值：0.25A，時間：0.5s

110kV天沁線跳閘時，流過110kV沁格線的零序電流定值小于零序I動作值，動作時間小于零序II、III段動作時間定值，故在110kV天沁線跳閘時，110kV沁格零序I、II、III段均未動作，故裝置只判啟動。

根據(jù)廠家提供的保護裝置的分析說明，及泰格硅業(yè)提供的干式變壓器及斷路器復查試驗結(jié)果，確定干式變壓器無故障。9月30日，23時在更改完110kV池沁線、天沁線、沁格線保護定值的情況下繼續(xù)對泰格變電站進行送電。

9月30日23時04分，根據(jù)新確定的送電方案，對110kV泰格變2號電爐變較好次試送時110kV沁格線再次跳閘，此時的運行方式為：

110kVI、II母分列運行,110kV池沁線在I母運行、帶110kV沁格線（新間隔送電線路），110kV天沁線帶110kVII母、2號主變運行，35kVI、II母聯(lián)絡運行I母帶沁鴻線、沁寶線運行，II母帶沁丁線、沁優(yōu)線運行、沁鴻二線冷備用，10kVII母帶沁煤線、沁佳線、沁松線、沁泰線、沁達線、沁晶線、2號所用變、4號電容器運行。

110kV沁格線動作時，保護裝置報文如下：

啟動時間：201X年9月30日， 23時04分40秒060毫秒

動作元件名稱動作相別動作相對時間

01零序III段動作 AN 127毫秒

02零序II段動作 AN 127毫秒

03故障測距測距參數(shù)0.00km

故障測距參數(shù)

01 A相電流 0.043∠000A 02 B相電流 0.266∠156A

03 C相電流 0.356∠029A 04測距結(jié)果0.000km

保護裝置型號為許繼電氣集團生產(chǎn)的WXH-813A/B1/R1保護裝置，CT變比為：600/1,零序I段電流定值：1.71A，零序I段時間0.1s，零序II段電流定值：0.25A，零序II段時間0.12s，零序III段電流定值：0.25A，零序II段時間0.12s，零序IV段電流定值：20A，零序IV段時間10s，投入零序保護I、II、III段，零序IV段保護退出。

故障錄波圖如圖所示：

110kV沁園變110kV沁格線9月30日23時04分電流、電壓波形

通過故障錄波器分析軟件可知：在跳閘時刻A相基波電流為：0.0808，二次諧波分量為：0.0452，在故障時刻B相基波電流為：0.4622，二次諧波分量為：0.1768，在故障時刻C相基波電流為：0.6351，二次諧波分量為：0.2043。通過與110kV天沁線9月28日跳閘波形對比可知，在對110kV泰格變2號電爐變送電過程中，產(chǎn)生了大量的二次諧波，該二次諧波產(chǎn)生了零序電流，該零序電流的幅值和持續(xù)時間達到了110kV沁格線零序II、III段電流動作條件，但未達到零序I段數(shù)值定值，故零序I段未動作，零序II、III段保護正確出口動作。

110kV泰格變2號電爐變僅有主變高壓側(cè)速段電流保護，而無差動保護，故在投運時其高后備保護沒有動作。110kV泰格變一次主接線圖如圖所示

110kV泰格變一次主接線圖

201X年10月1日01時28分，在經(jīng)過協(xié)商后，保護人員接調(diào)度令，臨時將110kV沁格線保護定值中零序II、III段時限定值更改為0.15s，再次對110kV泰格變2號電爐變進行送電沖擊。連續(xù)沖擊5次，在較好次送電沖擊時，110kV沁園變110kV沁格線保護裝置和110kV故障錄波器均啟動，在后續(xù)的4次沖擊過程中，只有110kV沁格線保護裝置有啟動報文，110kV故障錄波器未啟動錄波。格側(cè)110kV沁格線保護裝置也只有啟動報文，第五次沖擊時格側(cè)110kV沁格線電流、電壓波形如下圖所示。10月1日凌晨3時10分，110kV沁格線及110kV泰格變送電正常。

第五次沖擊時，110kV泰格變110kV沁格線電流電壓啟動波形

4事故情況和處理過程

110kV沁園變天沁線按電網(wǎng)短時合環(huán)操作過程中保護定值整定原則整定，即線路兩端均應具有全線速動保護，以此確保合環(huán)操作過程中系統(tǒng)故障時保護動作的選擇性；經(jīng)合環(huán)操作才有可能成為電源端的線路如僅配置普通的階段式距離、零序保護，則其I段保護應能保本線全長，距離保護按照充電保護整定計算原則計算，即2倍線路阻抗值整定，時間為0 S；零序電流保護定值為300A，時間為0 S。但在合環(huán)過程中發(fā)生故障，本線及相鄰線路保護無法保證選擇性。按規(guī)程規(guī)定不考慮與110kV沁格線沁側(cè)保護的配合，零序電流保護的整定也不考慮躲110kV泰格硅業(yè)變主變空載合閘的勵磁涌流。針對此次事故，根據(jù)泰格硅業(yè)用戶提供的干式變壓器空載合閘零序電流說明（建議延長零序保護時間至120ms），將110kV沁格線零序II、III段動作時間由0.4秒調(diào)整為0.12秒，目的是躲泰格硅業(yè)主變空載合閘零序電流，在9月30日送電時0.12秒任不滿足要求，經(jīng)討論后將110kV沁格線零序II、III段動作時間調(diào)整為0.15秒，送電正常。10月13日，經(jīng)錄波分析，在電網(wǎng)允許的條件下，將沁園變110kV天沁線、池沁線零序保護由I段調(diào)整至III段，電流定值為300A，時間為0.2秒；將沁園變110kV沁格線零序II、III段定值由150A調(diào)整為270A, 時間為0.15秒；將泰格硅業(yè)變110kV沁格線零序III段定值由120A調(diào)整為250A, 時間為0.05秒。

5結(jié)論

本次跳閘事故中出現(xiàn)的勵磁涌流主要以三相之間產(chǎn)生的零序電流形式存在，并有很高的二次諧波分量夾雜其中，對保護裝置可靠動作的要求更加嚴格，在認清楚勵磁涌流產(chǎn)生的原因后，通過技術(shù)人員認真分析，較終通過提高保護動作延時來躲開在干式變壓器合閘瞬間產(chǎn)生的勵磁涌流，并確保變電站按計劃投運。

本文主要對勵磁涌流引發(fā)的跳閘事故進行了深入的分析，介紹了保護裝置動作的情況及通過現(xiàn)有技術(shù)手段使保護裝置能順利躲過勵磁涌流，并順利送電的過程。現(xiàn)階段，干式變壓器躲勵磁涌流的辦法主要是通過差動保護的比例制動和二次諧波制動及間斷角識別法進行。通過電力技術(shù)人員的積極應對及認真分析，躲過勵磁涌流的辦法會越來越多。

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