10KV線路勵磁涌流問題的探討

摘 要：電力系統中，有時會碰到10 kV線路在檢修或者限電后恢復運行時，出現10 kV分段柱上開關或分支線開關合閘操作時引發本級開關、前級開關甚至變電站出口開關電流保護跳閘，而運行人員在巡線后又找不到故障點，這時我們往往會忽略勵磁涌流，而這種情況很有可能就是由勵磁涌流引起的。

關鍵詞：勵磁涌流；繼電保護；誤動

中圖分類號：F407.61 文獻標識碼：A

在電力系統中，各種類型的、大量的電氣設備通過電氣線路緊密地聯結在一起，其覆蓋的地域極其遼闊，運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發生是不可避免的。但有時會碰到這樣的情況：出現10 kV分段柱上開關或分支線開關合閘操作時引發本級開關、前級開關甚至變電站出口開關電流保護跳閘，而運行人員在巡線后又找不到故障點，這時我們往往會忽略勵磁涌流，而這種情況很有可能就是由勵磁涌流引起的。

1 勵磁涌流的產生及特點

當變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，就有可能出現數值很大的勵磁電流（又稱為勵磁涌流）。這時因為變壓器空載時其鐵心中的磁通不能突變，此時將出現一個非周期分量磁通，使變壓器鐵芯飽和，勵磁電流將急劇增大。當在電壓過零時刻投入變壓器時，會產生最嚴重的磁飽和現象，此時變壓器勵磁涌流最大值可以達到變壓器額定電流的6-8倍，其中包含有大量的非周期分量和高次諧波分量，并以一定時間系數衰減。勵磁涌流的大小和衰減時間跟變壓器的容量大小、變壓器安裝地點與電源的電氣距離、電力系統的容量大小、鐵心中剩磁的大小和方向及鐵心的性質都有關系。變壓器容量大，產生勵磁涌流倍數小，但勵磁涌流時間常數大，存在時間長，有時要經過數秒甚至幾分鐘后才能會衰減到正常值。

2 勵磁涌流的危害性

⑴引發變壓器的繼電保護裝置誤動，使變壓器的投運頻頻失敗。

⑵變壓器出線短路故障切除時所產生的電壓突增，誘發變壓器保護誤動，使變壓器各側負荷全部停電。

（3）a電站一臺變壓器空載接入電源產生的勵磁涌流，誘發鄰近其他b電站、c電站等正在運行的變壓器產生“和應涌流”（sympathetic inrush）而誤跳閘，造成大面積停電。

⑷數值很大的勵磁涌流會導致變壓器及斷路器因電動力過大受損。

⑸誘發操作過電壓，損壞電氣設備。

⑹勵磁涌流中的直流分量導致電流互感器磁路被過度磁化而大幅降低測量精度和繼電保護裝置的正確動作率。

⑺勵磁涌流中的大量諧波對電網電能質量造成嚴重的污染。

⑻造成電網電壓驟升或驟降，影響其他電氣設備正常工作。

3 10 kV線路中勵磁涌流對繼電保護裝置的影響

一條10 kV線路裝有大量的變壓器，這些變壓器都掛在線路上，在合閘瞬間，各變壓器所產生的勵磁涌流在線路上相互迭加、來回反射，產生了一個復雜的電磁暫態過程，在系統阻抗較小時，會出現較大的勵磁涌流，時間常數也較大。一般10 kV線路的主保護是采用二段式電流保護，即限時電流速斷保護和過電流保護。限時電流速斷保護由于要兼顧保護的靈敏度。動作電流值往往取得較小，特別在長線路或系統阻抗大時更明顯，勵磁涌流值很可能會大于保護裝置的整定值，使保護誤動。這種情況在線路變壓器個數少、容量小以及系統阻抗大時并不突出，因此容易被忽視，但當線路變壓器個數及容量增大后，就可能出現。這種10 kV線路由于勵磁涌流而無法正常投入的問題在我們實際中已發生了多次，值得注意。

4 防止10 kV線路中勵磁涌流引起保護裝置誤動的方法

勵磁涌流有一明顯的特征，就是它含有大量的二次諧波，在主變主保護中就利用這個特性，設定二次諧波制動來防止勵磁涌流引起保護誤動作，但如果用在10 kV線路保護，則必須對配電變壓器的保護裝置進行改造，會大大增加保護裝置的復雜性，因此使用應用性很差。勵磁涌流的另一特征就是它的大小隨時間而衰減，一開始涌流很大，一段時間后涌流衰減而零，利用涌流這個特點，可在速斷保護加入一短時間延時，就可以防止勵磁涌流引起的保護裝置誤動作，這種方法最大優點是不用改造配電變壓器的保護裝置，雖然會增加故障時間，但對于象10 kV這些對系統穩定運行影響較小的地方還是非常適用。為了保證可靠的躲過勵磁涌流，這就要采取一些特別的方法：

對10 kV線路進行合理分段和分配負荷，控制一次合閘送電容量，分級送電，避免大量變壓器勵磁涌流惡性疊加。

選用安裝涌流控制器的柱上分段或分支開關。該控制器能夠在電網正常運行或開關合閘出現浪涌電流情況下，自動識別并延時脫扣控制，防止由于浪涌引起開關誤動脫扣。

變電站出口線路開關保護加速回路加入延時。我們現在10 kV線路的主保護采用二段式電流保護，即限時電流速斷保護和過電流保護，限時電流速斷及后加速都采用0.2 s的時限，就目前來看運行安全，并能很好的避免由于線路中勵磁涌流造成的保護裝置誤動作。

變電站出口線路開關串聯一個合閘電阻，在合閘完成后自動短接切除，其目的是降低涌流暫態分量衰減的時間常數，使之加速衰減，避免電流保護的二段保護動作跳閘。

結語

10 kV線路中勵磁涌流問題形成原因較多，但只要采取合適的消除勵磁涌流的措施，就能有效防范10 kV線路勵磁涌流帶來的開關誤動問題。

參考文獻

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