變壓器過勵磁保護的測量點分析

摘 要:本文通過闡述過勵磁故障與保護的基本概念，分析變壓器過勵磁保護的設置，以此來分析變壓器過勵磁保護的測量點的選取。

關鍵詞:變壓器 過勵磁 測量點

中圖分類號:TM41 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0067-01

1 過勵磁故障與保護的基本概念

1.1 變壓器過勵磁的原因

在電力系統中設置的變壓器，經常會發生過勵磁的現象，引起這種現象的原因有很多。首先，比較重要的方面，也就是電網解和環的考慮不周密，或者是由于操作的不恰當，會引起局部地區出現過電壓抑，有時候會引起低頻率的運行;另外，鐵磁諧振會引起過電壓，L—C諧振也會引起過電壓;倘若調節控制裝備程序失控，或者是發生誤動的現象也會引起變壓器過勵磁;超高壓遠距離輸電線路丟失負荷時會引起過電壓。

1.2 變壓器過勵磁的后果

倘若變壓器過勵磁發生故障，會產生非常嚴重的影響。過勵磁會引起溫度的升高，溫度的升高會引起老化的絕緣的發熱，這個時候，繞組的絕緣的強度、機械性能都會受到影響，鐵心疊片間絕緣會產生損害，這種損害會引起繞組對于鐵心主絕緣的損害，而且絕緣的發熱會引起油箱的內壁的油漆的融化，那么變壓器油會被污染。而引起發熱的原因，是因為，變壓器的鐵心的飽和，飽和會引起鐵損，鐵心的溫度在這個時候會升高，溫度的升高引起鐵心的飽和，會發生磁場的擴散，周圍空間的漏磁場會增強，漏磁場產生渦流，渦流損耗，靠近鐵心的繞組導線以及油箱壁以及其他的金屬構造發熱，熱量積累產生高溫，高溫嚴重時，局部就會變形，絕緣介質會發生損傷。而如果是一些較大型的電器的話，發熱就比較嚴重。這是因為，當工作的磁通密度達到了額定中的磁通密度的1.3～1.4倍的時候，勵磁電流有效值能到達額定可以負荷的電流，鐵心的渦流耗損與其他金屬構件的渦流耗損以及頻率的平方成正比，況且勵磁電流時非正弦波，非正弦波會產生較多的高諧波分量，導致發熱嚴重，引起重大的時候。

2 變壓器過勵磁保護的設置

2.1 過勵磁保護應注意的假設

無論是為定時限保護，還是反時限保護，判據都是B＝U/(4.44WSf).。其中，B為鐵心的工作磁通密度;S為變壓器鐵心截面;W為變壓器繞組匝數;f為頻率;U為變壓器感應電壓。令K=1/(4.44WS)，則B=KU/f。對一臺變壓器，因繞組匝數和鐵心截面為常數，故K為常數。過勵磁倍數用工作磁通密度B與額定磁通密度BN的比值表示:n=B/BN=(KU/f)/(KnUn/fn)由于K=Kn，n=(U/UN)/(f/fn)=U°/f°。其中，n為過勵磁倍數;Un為額定電壓;fn為額定頻率;U°為電壓標幺值;f°為頻率標幺值。過勵磁保護通過測量U°與f°的比值，來判斷變壓器過勵磁的程度。

2.2 發電廠升壓變壓器

如果操作碼存在失誤的話，而這種失誤又是發生在發電廠變壓器與系統并列之前的話，這個時候，就會誤加較大的勵磁電流;倘若在主汽門關閉、出口斷路器斷開的情況下切除機組，滅磁開關此時會拒動，從而導致原動機減速，但是在這種情況下自動調節勵磁裝置又要求機端電壓等于額定值，從而導致變壓器低頻，導致過勵磁;發電機啟動時，轉子會在低速下預熱，這個時候，倘若操作失誤，發電機電壓上升至額定值，導致錯誤的發生，變壓器低頻，導致過勵磁;當自動調整勵磁裝置失靈亦或是退出了運行狀態，這個時候，如果線路斷路器跳閘，或者是發電機變壓器出口斷路跳閘，電壓會迅速升高，頻率升高的緩慢，但是也會有一定程度的升高，比值U/f升高，引起變壓器過勵磁。

2.3 變壓器的調壓方式

變壓器的調壓方式有2種:一種為無載調壓，調整范圍通常在±5%以內;另一種為有載調壓，調整范圍可以達到30%。如果調壓范圍為±10%的話，則W=Wn±Wn×10%，調壓側繞組匝數在±10%范圍內變化。若過勵磁保護取自變壓器調壓側電壓，保護定值一般按額定電壓抽頭整定，不可能隨變壓器抽頭的變化而經常改變。當變壓器調壓開關調節到+x%時，若此時系統頻率為額定頻率，調壓側電壓為Un(1+x%)，則B＝Un(1＋x%)/(4.44Wn(1＋x%)fn)=Un/(4.44SWnfn)=Bn其中，n=B/Bn=1。

3 測量點的選取時應注意的問題

3.1 不能夠準確反映變壓器的勵磁狀況的情況

當過勵磁保護測量電壓取自有載調壓變壓器的勵磁狀況。尤其是該主變330kV，側有載調壓的副抽頭可以達到-12.5%，如果是有載調開關調至這個抽頭，那么330kV側電壓為345kV，系統的頻率是50Hz，那么變壓器的過勵磁到達14.3%，但是過勵磁保護仍然判定為變壓器運行在額定勵磁狀態，這就會影響過勵磁保護對變壓器勵磁狀態的測量。

3.2 跳閘情況的分析

有一種情況，會影響運行人員對于故障性質的判斷，使事故的處理出現障礙。這種情況，就是在線路較長的時候，兩端的并聯補償的缺額導致線路上的較高的電壓。此時，線路發生故障跳閘并且對側重合。電壓的升高導致過勵磁，接著會出現110kV和10kV開關跳開現象。瞬時性的跳閘發生以后，線路保護跳閘以后能夠使對側重合成功，但是當主保護動作發生以后，這個時候，主保護以及線路保護會在同一時間發生，這種情況就會對運行人員的判斷產生影響，導致事故無法得到有效地處理。

3.3 過勵磁保護拒動的情況

當系統向電網輸送較大有功負荷，跳閘后電網頻率會急劇的下降，由于發電廠的強勵動作，會使當地的系統電壓變化不大，這時主變有可能過勵磁，應將主變110kV側開關跳開，而此時過勵磁保護測到的是330kV線路的電壓，從而不一定能夠出口跳閘，使過勵磁保護拒動。

3.4 過勵磁保護拒動的情況

跳閘以后，電網頻率急劇下降。倘若這種情況發生在系統向電網輸送很大的有功負荷的情況下，電廠會發生強勵磁作用，但是這種情況下，系統在當地的電壓不會有很大的變化，這個時候就會導致過勵磁。為避免這種情況，一般會將主變110kV開關跳開，但是這種方法會導致過勵磁測到330kV線路電壓，就不一定能發生出口跳閘，導致過勵磁保護的拒動。

3.5 解決方法

如果發生上述問題，一般來講，會將過勵磁保護的電壓改正為10kV一側，但是這種方法有時候會導致過勵磁保護失去作用，這是因為110kV開關以及檢修是由備用電源來供電的，所以主變仍然要運行。

參考文獻

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