合應涌流致核電機組重要負荷跳閘事件分析及對策

黃景昊+吳海杰+劉芳+郭景鴻

【摘 要】我廠廠用電6kV電機在相鄰機組主變送電時，曾多次發生意外跳閘。通過本文分析，找出了跳閘原因為變壓器和應涌流導致6kV電機三相電流不平衡保護誤動跳閘。最后，介紹了我廠通過3個防范措施，徹底解決了因相鄰機組主變送電導致6kV電機跳閘事件的發生。

【關鍵詞】勵磁涌流；和應涌流；三相不平衡

0 引言

和應涌流是當電網中空投一臺變壓器時，在相鄰的并聯或級聯運行變壓器中產生的。和應涌流在合閘變壓器涌流持續一段時間后產生，該涌流波形特征不明顯且持續時間很長，容易導致變壓器的涌流閉鎖環節失效，造成運行變壓器保護誤動作。另外，和應涌流也可能導致廠用電系統三相電壓不平衡，導致廠用電機誤跳閘。因此，需對和應涌流現象進行分析，并采取有效應對措施。

1 事件電廠主接線方式

海南核電1#、2#機組電氣主接線采用發電機帶出口斷路器、主變壓器高壓側接于3/2接線的220kV開關站、在發電機出口斷路器的外側直接與常規島和核島廠用變壓器相連的主接線方式。海南核電的主發電機采用哈爾濱電機廠有限責任公司生產的QFSN-660-2型汽輪發電機，主變壓器由特變電衡陽變壓器廠生產的單相容量為260MVA的分相式三相變壓器，兩臺廠用變為三相分裂繞組變壓器。

廠用電介紹：

我廠兩臺主變壓器均由特變電工衡陽變壓器有限公司生產，單相額定容量為260MVA，高壓側額定電流為1860.9A。我廠錄波器所取主變高壓側電流信號由1/2GEV004TI采集，CT參數為：5P40，50VA，2500/1A。計算可得CT二次側額定電流應為0.744A。

我廠單臺機組6kV中壓段母線包含：2段常規島正常工作母線LGA、LGB，2段核島正常工作母線LGC、LGD，2段核島應急段工作母線LHA、LHB，2段公共工作母線9LGIA和9LGIB。其中核島應急段由LGC和LGD供電，公共段9LGIA和9LGIB由常規島和核島正常工作母線交叉供電。

2 事件概述

2015年5月16日20：59，運行人員操作0GEW430JA給2號主變送電時，在沖擊合閘過程中導致1號機組部分廠用設備跳閘，具體見表1。

3 廠用負荷跳閘原因分析

從事件發生序列判斷，這次停電事件與2號主變沖擊送電密切相關。根據運行反饋和電機保護動作情況，初步判斷由于2號主變送電過程中勵磁涌流導致220kV開關站母線電壓波動并傳導至1號機組廠用電6kV及380V側，從而導致1號機組相關負載由于電壓不平衡導致保護動作跳閘。

從隨機性的角度判斷兩次沖擊合閘的合閘角度都屬于比較好的情況（最壞的情況下勵磁涌流可以達到8～10In），對應的1號機6kV廠用電壓的波動導致的三相電壓不平衡達12%左右。從該情況可以判斷導致1號機組電壓波動雖然為2號機組沖擊送電的勵磁涌流所致，但是更多的是因為海南電網自身電壓穩定性較低這一先天不足造成。

當單臺變壓器進行空載合閘時，由于其磁鏈不能突變，從而產生非周期磁鏈，使得勵磁支路飽和，出現勵磁涌流。涌流波形偏向時間軸一側，具有間斷角，在第1個周期達到最大值，以后慢慢衰減至穩態運行情況。

和應涌流是當電網中空投一臺變壓器時，在相鄰的并聯或級聯運行變壓器中產生的。和應涌流在合閘變壓器涌流持續一段時間后產生，該涌流波形特征不明顯且持續時間很長，容易導致變壓器的涌流閉鎖環節失效，造成運行變壓器保護誤動作。

4 應對措施

4.1 6kV電機保護應對措施

跳閘事件一發生后，為防止相關負荷再次跳閘，我廠維修人員采取臨時修改相關電機開關綜合保護繼電器中相不平衡保護的時間定值，將運行電機的三相電流不平衡保護的△T定值，由原來的40s改為100s。但在第二次送電過程中1RRI001PO仍然跳閘。

三相電流不平衡保護的動作時間與電流大小成反時限特性，隨三相電流不平衡度增加而縮短，加上1號機組合應涌流導致的母線電壓波動持續時間較長，通過修改保護時間定值并不能完全避免該保護動作。因此，通過修改定值不能完全避免電機跳閘事件的發生。

4.2 380V電機保護應對措施

由于修改定值的措施并無法完全避免電機跳閘事件發生，我廠進一步研究決定，通過對1#的220kV升壓站的邊開關及中開關各增加一臺涌流抑制器。涌流抑制器可通過控制合閘斷路器的合閘相位，降低勵磁涌流大小，緩解和應涌流的危害。

加裝勵磁涌流抑制器后，2015年8月20日我廠對主變壓器再次進行了沖擊試驗。1號主變沖擊過程中6kV斷路器9LGIA110JA跳閘（0SAP403CO），跳閘原因為電流三相不平衡。

根據沖擊時的錄波圖形可知，1號主變送電沖擊過程，1號主變的勵磁涌流最大值僅為0.434A（0.6倍額定電流），2號主變和應涌流最大值僅為0.078A（0.1倍額定電流左），9LGIA母線三相電壓分別為56V、56V、52.9V，三相電壓不平衡度大約為6%左右，較未安裝勵磁涌流抑制器時12%的不平衡度有所減低。雖然勵磁涌流抑制器能有效降低勵磁涌流的大小，但仍無法完全避免廠用電動機跳閘事件的發生。

4.3 降低合應涌流的措施

通過修改定值和加裝勵磁涌流抑制器的方法均無法完全避免勵磁涌流導致廠用電機跳閘事件的發生。

我廠相關電氣人員經進一步研究討論決定，在進行1#主變沖擊的時候，閉鎖2#機6kV中壓段電動機保護盤柜不平衡保護的出口，同理，沖擊2#主變時進行1#中壓段閉鎖操作。

由于我廠中壓段電動機盤柜均采用的是SPAM150C保護，只需要增加此部分功能壓板即可實現閉鎖操作。

通過相關壓板改造之后，我廠目前已完全解決相鄰機組主變送電時導致6kV電機跳閘事件的發生。

5 總結

我廠主變壓器在送電過程時由于勵磁涌流的存在，往往使相鄰機組主變壓器產生和應涌流，導致相鄰機組6kV電機三相不平衡保護誤動跳閘。文本通過電機跳閘保護信息和錄波信息分析了6kV電機跳閘根本原因為電流三相不平衡保護誤動。另外，我廠通過修改定值，加裝勵磁涌流抑制器，加裝三相不平衡保護退出壓板等措施，從根本上解決了因勵磁涌流導致的6kV廠用電機跳閘這個棘手問題，最終提高了我廠機組的運行可靠性。

由于我廠還未并網發電，主變壓器所帶負荷只有部分廠用設備，并未滿功率帶載運行。根據文獻資料，主變壓器在送電時，由于勵磁涌流的存在，經常會使相鄰機組主變壓器因差動保護，瓦斯保護誤動作跳閘，這個問題在后續工作中需重點關注。

【參考文獻】

[1]方大千.電機維修使用技術手冊[M].機械工業出版社，2012，9.

[2]束洪春.變壓器和應涌流分析[J].電力自動化設備，2006，10.

[責任編輯：許麗]