淺談大型變壓器過勵磁保護的可靠性賈向恩，韓力，羅強銀南供電局（吳忠市751100）設計接線等方面，提出整改進意見，以期達到完善過勵磁保護性能，確保系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器安全、穗定、可靠運行的目的。

　　1前言過勵磁倍數(shù)目前，電力系統(tǒng)中的大型聯(lián)絡變壓器均配置有過勵磁保護。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，近年來西北地區(qū)電網(wǎng)在大型變壓器上安裝的微機型過勵磁保護裝置，曾多次發(fā)生誤動作。經(jīng)調(diào)分析，每次過勵磁保護動作，均為TV二次電壓變化引起，而引起二次電壓變化的主要原因是操作TV或二次電壓回路故障?，F(xiàn)就過勵磁保護的原理及實際應用狀況進行分析，并從現(xiàn)場管理、技術(shù)改進方面提出相應的整改措施。

　　以供廣大同行，并提出寶貴的意見。

　　2過勵磁故障簡介變壓器是由鐵芯繞組構(gòu)成，其外加電壓u與磁感應強度B（I）的關(guān)系為：U=4.44fWBS，由于W和S均為定數(shù)，所以有B=kU/f，K=1/4.44WS，對每臺變壓器來說K是常數(shù)。

　　可見，當外加電壓升高及系統(tǒng)頻率降低均可導致B的增大。

　　對于現(xiàn)代大型變壓器，額定工作磁場強度BN=1.7~1.8T和飽和磁場強度BS=1.9~2.OT，兩者很接近，容易引起過勵磁故障。變壓器過勵磁的嚴重程度用過勵磁倍數(shù)表示m：其中U、1為變壓器高壓側(cè)實際運行電壓和頻率，為變壓器高壓側(cè)額定運行電壓和頻率。

　　過勵磁故障導致變壓器鐵芯飽和之后，鐵損增加，使鐵芯溫度上升；變壓器飽和后漏磁也增大了，其產(chǎn)生的渦流損耗增大，靠近漏磁場的部件將發(fā)熱甚至引起高溫，使變壓器絕緣介質(zhì)老化；鐵芯飽和后，勵磁電流增大，其中含有大量高次諧波。由高次諧波引起的渦流損耗與頻率的平方成正比，引起變壓器嚴重過熱。變壓器發(fā)生過勵磁故障時，并非每次都造成設備的明顯損壞，往往容易被人忽視，但多次反復過勵磁，將因過熱而使絕緣老化，降低設備的使用壽命n. 3導致變壓器過勵磁的原因與電力系統(tǒng)并列運行的聯(lián)絡變壓器，發(fā)生過勵磁故障的原因主要有以下幾種升壓變壓器多在與系統(tǒng)并列前遭受過勵磁；降壓變壓器雖然過電壓機會少，但超高壓輸電線路突然失去負荷也會發(fā)生過電壓；調(diào)壓裝置控制不住電壓的上升，也將發(fā)生過電壓；事故解列后系統(tǒng)被分割為多個局部區(qū)域，這些區(qū)域如功率缺額造成頻率下降，也會引起變壓器過勵磁；電網(wǎng)解、合環(huán)考慮不周或操作不當，引起局部地區(qū)出現(xiàn)過電壓或低頻率運行；電網(wǎng)中發(fā)生鐵磁諧振或L-C湛振亦能引起過電壓。

　　對于以上種種過電壓、低頻率故障的發(fā)生，均要求變壓器的過勵磁保護正確動作，將變壓器從故障系統(tǒng)中切除。但是本文所論述的過勵磁保護跳閘故，均為在變電站操作一次TV時，引起二次電壓突增（變壓器實際運行電壓并未變化）而發(fā)生的。這應該引起從事繼電保護工作的人員注意。明原因，并提出防范措施。

　　4操作過電壓的原因分析變電站如遇TV、母線停運檢修時，在停運母線或TV之前，先將I母、n母的TV二次及三次并起來，以防運行保護裝置失壓。之后再進行倒換刀閘操作。其中I母、n母的TV開口三角繞組并接原理圖，如所示。

　　其中：Z1為中控屏的并列繼電器；1G、2G為TV?次隔離刀閘一相輔助接點。

　　在I母、n母的三角繞組并接狀況下，拉開I母TV三相聯(lián)動一次隔離刀閘的過程中，由于三相刀閘總會有一相先斷開使得I母TV三相電壓不對稱，必然造成I母TV三角繞組開口產(chǎn)生與先斷開相反相的100V電壓，同時加在與之并接的n母開口三角繞組的兩端，I母、n母開口三角各分得100/2=50（V）電壓，（具體數(shù)據(jù)大小與拉合刀閘的時機有關(guān)），同時加在與之并接的n母開口三角繞組的兩端，該電壓通過磁耦合導致n母的二次繞組上產(chǎn)生一定的電壓，并疊加到母各相原電壓上，從而使n母三相電壓發(fā)生化。其相量圖如所示P1.（V）左右。

　　在某次母線停電操作過程中，我們使用HP54602示波器、FLUK多功能表監(jiān)測二次電壓變化情況。當拉開I母TV?次隔離刀閘時，監(jiān)測到I母開口三角兩端產(chǎn)生53V左右電壓。同時，n母TV的二次電壓隨之變化，B相電壓降低，A、C相電壓升高。測得一組數(shù)據(jù)如下：計算值與實測值有誤差。其誤差來源是：一次三相負荷不平衡引起一次三相電壓不對稱，從而使TV二次三相電壓不對稱；再者，的實際大小及相位可能與計算值有差別。

　　監(jiān)測結(jié)果表明：拉開待停運母線TV?次隔離刀閘時，運行母線二次電壓A相（實測）電壓過壓。21倍，C相（實測Ut67V）過壓1.17倍（原定值u，=57.7V、fe= 50Hz），均可使過勵磁保護跳閘出口。

　　5防范操作過電壓導致過勵磁保護誤動的措施通過以上的分析及實際驗證，可以證實，存在系統(tǒng)一次操作引起TV二次電壓變化，從而造成過勵磁保護誤動的情況。為此特從現(xiàn)場管理措施，以及技術(shù)改進方面，提出相應的整改措施。

　　5.1管理措施的改進由以上的論述和分析可知，通過對變電站現(xiàn)場操作的規(guī)范和細化，完全可以從根本上消除操作過電壓導致過勵磁保護的誤動。具體措施如下：在完善過勵磁保護性能的技術(shù)措施實施之前，在操作TV時，應退出過勵磁保護。

　　對該保護定值進行認真核算，根據(jù)變壓器生產(chǎn)廠家提供的過勵磁曲線，適當提高定值門檻（過勵磁倍數(shù)及時間）。并注意高壓側(cè)實際運行電壓的額定值。

　　在TV刀閘操作過程中，建議采用分相操作。在拉TV刀閘操作中，應先拉開接通TV三次繞組的那一相；而合刀閘操作中，應比較后合接通TV三次繞組的那一相。這樣，就可斷開I母、n母TV三次繞組間的聯(lián)系，可防止磁費合產(chǎn)生過電壓。

　　以上管理措施的提出，雖然能防止變壓器過勵磁保護的誤動作，但是增加了變電站運行人員的操作步驟，如果操作順序不當，就不能防止過勵磁保護的誤動作。為此，應從完善過勵磁保護性能的技術(shù)改進方面人手，徹底消除操作過電壓或二次電壓回路故障導致過勵磁保護誤動作事故的發(fā)生。

　　5.2技術(shù)改進方案根據(jù)現(xiàn)在運行保護裝置在過勵磁保護應用方面存在的不足之處，特提出修改意見，具體如下：增設五次諧波閉鎖元件大型變壓器的差動保護必須考慮變壓器過電壓或過勵磁時，由于勵磁電流急劇增大，波形嚴重畸變，在差動回路中產(chǎn)生的不平衡電流引起的差動保護誤動。主變過勵磁的明顯特點是電流中三次、五次諧波含量增加，但三次諧波經(jīng)常大量出現(xiàn)在其它場合。故傳統(tǒng)的防誤動措施是增設五次諧波制動回路，以IW，38%作為閉鎖判據(jù)同樣，差動保護的五次諧波閉鎖判據(jù)可作為主變是否真正過勵磁的判據(jù)。即將差動保護中五次諧波監(jiān)測元件的接點串在過勵磁保護出口跳閘回路中，起到五次諧波電流監(jiān)測閉鎖過勵磁保護的作用。

　　過勵磁五次諧波監(jiān)測元件保護出口Z Z跳主變?nèi)齻?cè)此時應閉鎖過勵磁保護，在這種情況下，可設計一個預報信號，提醒運行人員來檢設備，其具體方案如下：由于現(xiàn)運行的330kV及以上線路都裝設線路TV，這給該方案的實現(xiàn)提供方便。即將運行的兩條或兩條以上電源進線線路TV的二次電壓引人主變保護裝置內(nèi)，由線路TV的二次電壓和運行母線TV的二次電壓監(jiān)測元件組成與門，來實現(xiàn)保護動作的判據(jù)。引人兩條及兩條以上電源進線線路TV的二次電壓是為防止線路停電時，誤將主變過勵磁保護閉鎖，故首先要對兩條及兩條以上線路TV的二次電壓進行判別，若所取線路TV二次均有壓，則取一條線路TV二次電壓與母線TV二次電壓來比較，若所取線路TV二次電壓只有一條線路有，則只取有壓的TV二次電壓，若所取線路TV二次均無壓，則發(fā)信號（或短時開放過勵磁保護），此過程可由主變保護軟件來實現(xiàn)。

　　具體框圖如下：據(jù)~圍3技術(shù)改進方案一態(tài)，一次電流中所含五次諧波分量增加，<38%處于臨界狀態(tài)，過勵磁保護依定值經(jīng)延時發(fā)告警信號。

　　勵磁狀態(tài)，五次諧波閉鎖元件開放過勵磁保護，由過勵磁倍數(shù)依定值延時跳閘。

　　當U%>140%時，電流中五次諧波含量減小，五次諧波閉鎖元件不能開放，為此可以參照差流速斷保護設計思路，單設一個U%>140%過電壓判據(jù)，不經(jīng)五次諧波閉鎖元件直接跳閘。從以上分析及現(xiàn)場實測情況可知，操作TV導致二次過電壓的倍數(shù)不會大于125%.故此種處理方法是可行的。

　　此方案只需對保護軟件進行適當修改，比較簡單易行。

　　但需對過勵磁情況下五次諧波電流特性進行詳細的分析與增設線路電壓閉鎖回路根據(jù)西北電網(wǎng)近年來幾次主變過勵磁保護動作分析，每次動作均為TV二次電壓引起，而系統(tǒng)電壓實際并未升高的情況，故增設線路電壓閉鎖回路，即主變過勵磁保護的動作判據(jù)為：當母線TV和線路TV的二次電壓同時升高時，即判為主變過勵磁，并啟動主變過勵磁保護動作；而當線路TV二次電壓正常，母線TV二次電壓升篼時，或線路TV二次電壓升篼，母線TV二次電壓正常時，則可判為TV二次故障，線路1線路電壓過母線電壓過勵磁保護定線路2值門檻的判出口跳閘別技術(shù)改進方案二此方案雖然增改部分較多，但是能從根本上解決母線TV二次操作過電壓引起過勵磁保護動作跳閘的缺陷。

　　6結(jié)論電力變壓器在系統(tǒng)中有著較篼的地位，起系統(tǒng)，向各級用戶提供電力負荷的重要作用SlbTfG.T：成二次電壓回路故障，而非系統(tǒng)或設備故障，造成變作器被切除的事故，是不能被允許的。由以上的分析，通過細化管理措施，及實施技術(shù)改進，就可以消除這一缺陷，保證電力系統(tǒng)的安全、長周期運行。因此，值得相關(guān)生產(chǎn)、運行單位予以重視。