空載投入變壓器造成繼電保護動作的簡要分析

【摘 要】長期以來，變壓器在電力系統中一直發揮著舉足輕重的作用，是保證電力系統經濟、穩定、安全運行的關鍵。但是變壓器在具體運行中，經常會因為外界因素的影響而產生質量隱患，給電力系統安全、穩定、經濟運行帶來威脅。空載投運作為變壓器運行中的常見方式，這里我們有必要對其運行中所造成的機電保護動作進行研究，旨在減少因為變壓器空載投運而造成的充電保護跳閘概率。

【關鍵詞】空載投運；變壓器；繼電保護；空載投入變壓器

空載投運是變壓器正常運行中的一種常見現象，一旦出現必然產生較大勵磁涌流，最終給繼電保護的正確動作造成一定的影響，特別是新建變電站變壓器試運行階段，更會碰到嚴重的沖擊變壓器繼電保護設施，影響日后變壓器運行安全與經濟效益。經過多年的工作實踐我們發現，變壓器空載投入現象的產生的勵磁涌流有著獨特的特征，對繼電保護裝置產生的影響也有規律可循，因此我們可以通過工作實踐來分析空載投入變壓器運行原理，以減少因為空載投入變壓器而造成的繼電保護裝置跳閘以及電力系統故障，從而確保電力系統安全、穩定、經濟運行。

1.空載投入變壓器實踐

某新建220KV變電站中，內部設置了2個變壓器，其中變壓器的規格均為220KV，變壓器在試運行中，利用新建線路與市政主線相連接，這里我們將兩個變壓器利用1號變壓器和2號變壓器標示。在運行中，對220KV線路、母線充電完成之后，在中午開始對2號變壓器進行全電壓沖擊；而第三次全電壓沖擊的時候，1號變壓器充電母線出現了充電保護動作，母線連接斷路器產生跳閘。

經分析得出，這種電流內部存在突出的勵磁涌流特征，與實際短路故障有著顯著地差異。由此我們可以斷定充電保護跳閘原因主要是因為較大勵磁涌流造成的，是小概率事件。但是這里所說的小概率事件并不是說我們可以對這些問題不管不顧，為了更好的研究這一事件的發生原因，我們將充電時間更改到3秒，從而查看變電系統的穩定性。經過反復查實之后，這種情況下并沒有將發生再次跳閘的現象，由此得出空載投入與充電時間關系不大。同時，為了更好的提高變壓器空載投入的成功率，我們還對變壓器空載投運的具體保護情況作了詳細分析，并對涌流跳閘保護動作進行了研究，并且采取相關電力系統靈敏性、可靠性研究進行了處理。

2.變壓器空載投運對保護跳閘產生的影響及預防策略

經過深入分析與研究得出，空載投入變壓器所產生的勵磁涌流造成的保護跳閘，按照不同的等級主要可以將其分為兩種不同情況來進行分析，具體如下。

2.1變壓器差動保護的跳閘

變壓器差動保護勵磁涌流跳閘的工作原理為：依靠檢定技術檢定波形中存在的諧波分量比例，并對諧波的制動差動進行保護，這個時候為了保護電力系統的靈敏度，相關工作人員常常豆漿制動系數的整定值調整在0.2，從而降低了勵磁涌流保護能力，也降低了變壓器空載投入的試用成功率。但是不管是變壓器試運行還是正常運行，正常運行定值都是不變的，因此為了減少日后變壓器投運不成功的幾率，需要綜合考慮保護靈敏度、電力恒定值以及周圍環境因素，從根本上形成一套系統的變壓器差動保護值。

2.2母線充電保護跳閘

這種情況的出現主要是對變壓器在試運行之中產生的空載投運過量勵磁涌流進行分析，其在相關問題處理解決中主要包含以下兩方面內容。首先，必須保證新設備在投入運行的時候確保設備運行靈敏度，在發生勵磁涌流的時候能夠迅速發生動作，從而提高設備的保護效率。其次，利用有關技術迅速降低由于勵磁電流造成的繼電保護跳閘概率，從而保證電力系統的運行安全性、可靠性和經濟性。

（1）鑒于上述要求，在空載投運變壓器使用中，首先需要分析保護設備的范圍以及主要包括變壓器投運已經帶負荷檢查或者部分檢查的內容，操作控制就行了。在這個管理流程中，包含了高壓側母線、輸電母線等綜合內容，這部分設備的保護主要是利用供電線路對側變電站的母線充電保護和尚未進行全面帶負荷檢查的本線路繼電保護裝置來實現。

而試運時新投的設備主要是主變壓器及其連接的設備，這也是沒有預先充電而最可能發生故障的區間。一般可分為三部分：一是變壓器本體；二是準備用于合閘充電的斷路器及其至變壓器高壓側套管之間的輸電線、母線及避雷器等變電設備；三是變壓器中低壓側套管及其引出線。為保證這些范圍的任何故障都有保護能可靠快速地切除，應依靠已經帶負荷檢查過的保護和不需帶負荷檢查就可保證其正確性的保護來實現。

（2）要滿足第二點要求，可逐一對以上所投入保護進行分析。在這些保護中只有反應單一電氣量的充電保護受勵磁涌流影響最大，而實踐工作中也是充電保護發生的跳閘情況最多。由于要在變壓器低壓側故障時有足夠靈敏度，所以充電保護的定值不可能太大，由于要保證穩定性的要求，動作時間也不宜整定太長，因此在投入容量較大的變壓器，涌流衰減較慢時，常規方法很難避免充電保護的動作。

通過對多次勵磁涌流的波形觀察，可知勵磁涌流除存在間斷角、含大量高次諧波、偏于時間軸一側等特點外，它還有另外兩個重要特點，首先涌流產生的初始數值可能很大，有時甚至達額定電流的10倍以上，這與合閘角、變壓器容量、剩磁等因素有關，其次這個很大的電流在合閘后的瞬間衰減很快，以后衰減速度減慢，一般情況下變壓器容量越大衰減越慢。用這兩個特點，我們可以考慮采取設置兩段式的充電保護來實現靈敏性和快速性的平衡。

3.空載投入變壓器造成繼電保護動作的注意事項

3.1確保瓦斯保護的正確

瓦斯保護不須進行帶負荷檢查，因此可作為投運時唯一可靠的變壓器本體主保護，要高度重視對變壓器瓦斯保護的投運前的傳動試驗工作。

3.2適當調整主變差動保護制動系數以適當減小差動保護諧波制動系數的方法減少主變差動保誤動的幾率

3.3盡量采用兩段式充電保護

新變電站盡量配置兩段式母線充電保護。無兩段式充電保護時，可采用調整短時開放段或兩站充電保護“串連”配合使用的方式，實現兩段式充電保護。電源端為限時速斷，設以較大定值較短的時間保證在較嚴重故障時能以較短的時間切除故障；負荷端設以較小的定值較長的時間以保證在變壓器低壓側故障時有靈敏度。

3.4其他措施

采用可能減少涌流的方法。如在變壓器低壓側并聯電容器投運的方法較易實現。

4.結束語

總之，現場繼電保護技術人員要對涌流特征有充分的認識，在采取以上方法仍出現保護跳閘情況時，能迅速由相關的故障錄波圖判斷故障與否，如仍是由涌流造成，則可視為極小概率事件，從而保證現場工作的迅速繼續進行。

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