主變空充時(shí)引起運(yùn)行機(jī)組功率擺動(dòng)原因分析及防范措施

【摘要】結(jié)合實(shí)例介紹了變壓器在直流電阻測(cè)試后投入引起鄰近運(yùn)行發(fā)電機(jī)功率大幅擺動(dòng)甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象，分析其擺動(dòng)的原因，并據(jù)此提出相關(guān)防范措施，為防止今后此類現(xiàn)象再次發(fā)生提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】變壓器直流電阻測(cè)試空載充電勵(lì)磁涌流功率擺動(dòng)

一、概述

直流電阻測(cè)試是變壓器重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，是變壓器在交接、大修和改變分接開關(guān)后，必不可少的試驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)測(cè)量，可以檢查出設(shè)備的導(dǎo)電回路有無(wú)接觸不良、焊接不良、線圈故障及接線錯(cuò)誤等缺陷。但直流電阻測(cè)試會(huì)使變壓器鐵芯上產(chǎn)生剩磁，且剩磁的極性和大小都無(wú)法測(cè)得，造成投入變壓器時(shí)勵(lì)磁涌流大小的不確定性，由于其電感性加上合閘瞬間供電電壓的相角不確定性，會(huì)存在最大7～9倍的勵(lì)磁涌流，對(duì)鄰近發(fā)電機(jī)及系統(tǒng)運(yùn)行極為不利，必須采取措施予以解決。

二、案例分析

某電廠#1、#2機(jī)組單機(jī)容量600MW，2011年10月 26日10：28：10：156，#1主變檢修后空充電時(shí)，#2發(fā)電機(jī)有功由505MW突變至609MW，無(wú)功由133Mvar突變至338Mvar，勵(lì)磁電流由3675A突變至4841A，定子電流由13983A突變至17921A，220KV母線電壓由232KV突降至226KV。2012年4月19日14：53：30：338，#2機(jī)組大修后，#2主變空充電時(shí)，#1發(fā)電機(jī)定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)定時(shí)限動(dòng)作，#1發(fā)電機(jī)有功由598MW突變至672MW，查保護(hù)報(bào)告，保護(hù)動(dòng)作時(shí)#1發(fā)電機(jī)定子電流二次值為（保護(hù)動(dòng)作值為3.85A、發(fā)電機(jī)CT變比：25000/5，Ie=3.499A）：Ia=3.077A Ib=3.471A Ic=3.966A，查#2機(jī)組錄波報(bào)告，#2主變充電時(shí)，其高壓側(cè)二次電流峰值為（主變CT變比：2500/1，Ie=0. 7558A）：IA=0.995A IB=1.202A IC=2.413A，其三相電流含有明顯的直流分量。由于定子過(guò)負(fù)荷保護(hù)定時(shí)限出口方式為減出力，此次并沒(méi)有造成跳機(jī)。

2.1影響發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)的主要因素

（1）系統(tǒng)的強(qiáng)弱。系統(tǒng)越強(qiáng)，運(yùn)行發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)幅度越小，系統(tǒng)越弱運(yùn)行的發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)幅度越大。這是因?yàn)樵谧儔浩骺粘潆姇r(shí)所需的有功、無(wú)功大部分由系統(tǒng)供給。（2）變壓器的容量及飽和程度。變壓器的容量越大、飽和程度越深，其空充電時(shí)的勵(lì)磁涌流就越大，所需的有功、無(wú)功就越大，母線及機(jī)端電壓就下降的越多，運(yùn)行發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)幅度就越大。反之，功率擺動(dòng)就會(huì)越小。（3）運(yùn)行發(fā)電機(jī)與待空充電變壓器的緊密程度。運(yùn)行發(fā)電機(jī)與待空充電變壓器聯(lián)系越緊密，運(yùn)行發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)幅度就越劇烈。

三、原因分析

在#2主變空充電時(shí)，剩磁磁通與合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流磁通疊加，造成變壓器的勵(lì)磁電感L2.m急劇下降，從而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。此時(shí)系統(tǒng)所需的無(wú)功增加，同時(shí)造成220KV母線電壓、#1發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓瞬時(shí)降低，而勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器作用，#1發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流迅速增加，無(wú)功亦隨之快速增加；隨后變壓器飽和度慢慢下降，勵(lì)磁涌流慢慢衰減，母線及機(jī)端電壓逐漸恢復(fù)，#1發(fā)電機(jī)無(wú)功、有功出力減小并趨于穩(wěn)定。

眾所周知，勵(lì)磁涌流是由于變壓器鐵芯磁通飽和所引起的沖擊電流，其大小與變壓器等值阻抗、合閘初相角、剩磁大小、繞組接線方式、鐵芯結(jié)構(gòu)及材質(zhì)等因素有關(guān)。大型變壓器在合閘充電時(shí)，由于其電感性加上合閘瞬間供電電壓的相角不確定性，會(huì)存在最大7～9倍的勵(lì)磁涌流，其原因就是電感電流不能突變。根據(jù)U=L×di/dt，如果合閘時(shí)正弦電壓最大則可以平穩(wěn)過(guò)渡；一旦不在此相位，特別是在過(guò)零位電壓時(shí)，必然產(chǎn)生巨大的電流強(qiáng)迫變壓器電流過(guò)渡到正弦波形，這個(gè)電流就是勵(lì)磁涌流。

四、防范措施

由上述分析可知，變壓器直流電阻測(cè)試會(huì)使變壓器鐵芯上產(chǎn)生剩磁，該剩磁使變壓器投入時(shí)產(chǎn)生最大7～9倍的勵(lì)磁涌流，可能使得與其緊密相連的發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)功功率擺動(dòng)很大，對(duì)發(fā)電機(jī)的沖擊很大，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性都會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。如何把變壓器的勵(lì)磁涌流降低，長(zhǎng)期以來(lái)一直是從事電力工作的人員研究的一項(xiàng)重要課題?，F(xiàn)結(jié)合以上案例及筆者在工作中所掌握的一些防范勵(lì)磁涌流的知識(shí)略作總結(jié)，希望能給大家?guī)?lái)一點(diǎn)幫助，以下是針對(duì)直流電阻測(cè)試后剩磁所帶來(lái)的危害采取的防范措施：

（1）由于大容量變壓器繞組直流電阻較大，主變直阻測(cè)量測(cè)試電流不得超過(guò)10A。避免引起繞組剩磁過(guò)大，及繞組發(fā)熱等影響。直阻試驗(yàn)完畢后，需調(diào)換極性對(duì)變壓器繞組再進(jìn)行一次充電（電流為測(cè)試電流的1/10），用其所產(chǎn)生的磁通抵消測(cè)試驗(yàn)時(shí)所產(chǎn)生的剩磁，避免剩磁過(guò)多，勵(lì)磁涌流造成影響。該措施消磁效果一般，但可消去大部分剩磁。

（2）在主變進(jìn)行預(yù)試后的首次零起升壓時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流緩慢升壓至其高壓側(cè)額定電壓1.1倍，再降至零，這樣升降2次即可，然后再按正常程序操作，該措施消磁效果良好。

（3）加裝智能涌流抑制器，對(duì)合閘相位、勵(lì)磁涌流的大小都能進(jìn)行控制，雖直流電阻測(cè)試在變壓器鐵芯上產(chǎn)生剩磁的極性和大小都無(wú)法測(cè)得，但涌流抑制器可控制合閘相角，最大限度地減小勵(lì)磁涌流。深圳市智能設(shè)備開發(fā)有限公司生產(chǎn)的SID-3YL型涌流抑制器已在國(guó)內(nèi)電廠使用，效果良好，能可靠地將勵(lì)磁涌流控制在允許范圍內(nèi)。

（4）在主變空沖時(shí)，盡量增大鄰近發(fā)電機(jī)與主變的電氣距離，減小其影響。對(duì)同廠發(fā)電機(jī)而言，可以將主變與發(fā)電機(jī)分配在不同的母線分段上。

五、結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要介紹了變壓器直流電阻測(cè)試的目的、產(chǎn)生剩磁的原因及危害，并以空充時(shí)勵(lì)磁涌流引起發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)的電力實(shí)例，進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行深入分析和探討。最后提出了幾點(diǎn)防范由變壓器直流電阻測(cè)試后所產(chǎn)生的剩磁在主變空沖時(shí)引起的鄰近發(fā)電機(jī)功率擺動(dòng)的具體措施，具有一定的可操作性。鑒于變壓器空沖勵(lì)磁涌流一直是電力工作者研究的對(duì)象，極其復(fù)雜和深?yuàn)W，本文難以論述得面面俱到。僅就對(duì)一些共性現(xiàn)象進(jìn)行了闡述，希望能為同行們提供一點(diǎn)借鑒和參考。

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