陳育波
(廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東東莞 523710)
淺析變壓器空載合閘對(duì)電流保護(hù)的影響
陳育波
(廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東東莞 523710)
電流保護(hù)對(duì)變壓器安全運(yùn)行必不可少,但是在變壓器空載合閘時(shí),由于磁路飽和引起勵(lì)磁電流激增,超過電流保護(hù)整定值,從而導(dǎo)致電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作而引起跳閘,這一現(xiàn)象影響了變壓器的正常運(yùn)行。所以在變壓器空載合閘時(shí)應(yīng)采取一定措施,從而避免變壓器運(yùn)行受到電流保護(hù)誤動(dòng)作跳閘的影響。
變壓器;勵(lì)磁電流;空載合閘;電流保護(hù)
眾所周知,電流保護(hù)是保證變壓器安全運(yùn)行的一個(gè)重要保護(hù),而其中過電流保護(hù)是按照變壓器正常運(yùn)行通過最大負(fù)荷時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)作,而當(dāng)其故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作來整定的。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時(shí),其勵(lì)磁電流(空載電流)很小,一般只有3~8%ie,大型變壓器甚至不到1%。但是在變壓器空載合閘時(shí),由于出現(xiàn)磁路飽和現(xiàn)象,勵(lì)磁電流就會(huì)迅速增長(zhǎng),甚至達(dá)到幾倍的額定電流,這就容易引起過電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作而跳閘。下面我們對(duì)變壓器空載合閘時(shí)電流變化的暫、穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行分析:
設(shè)變壓器一次側(cè)外加電源u1為正弦規(guī)律變化,則當(dāng)變壓器空載合閘時(shí),由變壓器等效電路可知其一次側(cè)電壓為:
式中U1——一次外加電源有效值;
N1——一次繞組匝數(shù);
α——u1合閘瞬間的初相角;
im——?jiǎng)?lì)磁電流(空載電流);
R1——一次繞組電阻。
由于 R1<<ωLav,則對(duì)(2)式求積分可得:
由(4)式可知,變壓器空載合閘時(shí),磁通由兩個(gè)分量組成:穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量,其中穩(wěn)態(tài)分量按正弦規(guī)律變化,暫態(tài)分量則隨時(shí)間作指數(shù)衰減。當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)的初相角α=90°時(shí),1=msinωt(5),從(5)式可以看出,在這種條件下,磁通沒有隨時(shí)間按指數(shù)衰減的暫態(tài)分量,直接進(jìn)入了穩(wěn)態(tài),這樣就避免了電流瞬時(shí)沖擊。而若當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)的初相角 α=0時(shí),則由(6)式可知1由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量組成,這種情況是最不利的,當(dāng)時(shí),如果計(jì)入剩磁的影響,磁通可以達(dá)到2m,甚至是穩(wěn)態(tài)時(shí)磁通(m)的2.2~2.3倍(如圖1所示),這時(shí)磁路就會(huì)非常飽和,那么勵(lì)磁電流也會(huì)很大,幾乎可以達(dá)到幾百倍正常勵(lì)磁電流(約6~8倍額定電流)。雖然暫態(tài)分量是隨時(shí)間衰減的,但其衰減時(shí)間由衰減常數(shù)R1/Lav決定,一般小變壓器約在幾個(gè)周期后即可達(dá)到穩(wěn)態(tài),而大型變壓器則會(huì)延續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于變壓器空載合閘時(shí)的初相角我們無法確定,那么就難以避免空載合閘時(shí)電流對(duì)變壓器的沖擊。所以當(dāng)變壓器空載投入時(shí)電流超過整定值或電流暫態(tài)分量衰減時(shí)間過長(zhǎng)而超過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限時(shí),就會(huì)引起過電流保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。
圖1
變壓器空載合閘沖擊電流盡管可以達(dá)到幾倍額定電流,但其是暫態(tài)的,對(duì)變壓器本身危害不大,為了解決變壓器空載合閘沖擊電流在衰減過程中所引起的跳閘問題,我們可以從以下兩個(gè)方面采取措施:①從電流保護(hù)本身出發(fā),變壓器空載投入時(shí)出現(xiàn)過電流保護(hù)誤動(dòng)作,是由于其空載投入時(shí)所產(chǎn)生的勵(lì)磁電流超過了保護(hù)整定值,所以我們可以在變壓器投入時(shí),調(diào)整電流整定值,等到變壓器空載電流進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后再將其調(diào)整回原整定值。另外考慮到其勵(lì)磁電流是由穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量組成,而其暫態(tài)分量是快速衰減的,一般衰減時(shí)間為0.5~1s(變壓器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限一般為0.3s),所以我們也可以延長(zhǎng)其動(dòng)作時(shí)限來避免保護(hù)動(dòng)作,但上述調(diào)整必須均在繼電保護(hù)整定規(guī)定范圍之內(nèi)。②從電流本身出發(fā),我們可以采取限流的方式,減小空載投入時(shí)所產(chǎn)生的勵(lì)磁電流,比如在變壓器一次側(cè)串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的電阻或在二次側(cè)并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的電阻(此電阻阻值可以利用變壓器的等效電路求的其近似值),用以增大衰減常數(shù),縮短衰減時(shí)間,加快沖擊電流的衰減速度,從而使得變壓器可以躲過過電流保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間,等到?jīng)_擊電流衰減到額定電流以內(nèi)時(shí),再切除所串或并聯(lián)的電阻。
結(jié)束語:
綜上所述,變壓器在空載合閘時(shí),由于磁路飽和會(huì)引起勵(lì)磁電流激增,那么當(dāng)其超過電流保護(hù)整定值時(shí),就會(huì)導(dǎo)致電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作而引起跳閘現(xiàn)象,所以我們?cè)谧儔浩骺蛰d合閘時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┍苊怆娏鞅Wo(hù)誤動(dòng)作給變壓器正常運(yùn)行所帶來的影響。
TM401.1
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1004-7344(2016)08-0071-01
2016-3-1