基于励磁涌流引发的变压器过电流保护动作的原因分析与相关措施探究

基于励磁涌流引发的变压器过电流保护动作的原因分析与相关措施探究

钮凯 张彦雷 郝阳 李旭辉 吴建伦 李鹏

国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司 830011

摘要：正常运行时，变压器的励磁电流很小，通常只有额定电流的3% ~ 8%，大型变压器甚至不到1%。但是，当变压器空载合闸时，会产生与电压初始相角和变压器特性有关的涌流。在最不利的情况下，涌流可以达到额定电流的几倍，其最直接的影响就是变压器保护装置的误动作。

关键词：励磁涌流；变压器；过电流保护动作；

引言

变压器是被广泛使用的电气设备，由于使用量大，运行时间长，所以在变压器的选择和使用中存在着巨大的节电潜力，特别是对10～35kV级中小型变压器，并且对电网安全运行至关重要。在配电系统中变压器的损耗通常大于配电系统总损耗的30%，最大可占总损耗的70%。目前就我国配电变压器而言，每年的损耗高达400亿kWh，采用高效节能变压器后，节电潜力高达90～300亿kWh。因此，降低变压器损耗是一项重要的节电措施。

1牵引变压器的保护配置

牵引变压器建立功率保护、非功率保护、自动安全功能等保护配置。火转化变电站牵引变压器的主保护具有差动保护，包括速度和比例差动保护；备用保护设置高压侧低压启动过流保护、低压侧低压启动过流保护、过压保护和过载保护；非电保护规定气体保护、温度保护、压力释放保护、油层异常报警等。；自动安全功能定义了自动投资功能。牵引变压器高压侧低压起动过电压保护是差动保护和变压器内部故障应急保护的应急保护，同时也是牵引变压器低压条的应急保护和电源故障远程应急保护。

2励磁涌流产生的原因和特点

移除真空输入和变压器外部故障后，变压器电压恢复时可能会产生更大的冲击激振电流，通常称为激振电流。励磁电流衰减的大小和速度取决于外部应用电压相位、铁心残磁的大小和方向、电源容量、变压器容量、电路阻抗和铁心性质等因素。如果制动在瞬时电压值达到最大值时关闭，则不会产生励磁涌流。对于三相变压器，无论瞬时关闭如何，至少有两个相位具有不同程度的励磁。励磁电流在开始时衰减很快。对于中型和小型变压器，励磁电流从0.5s下降到1s后的值不超过额定电流的0.25至0.5倍；对于中型和小型变压器，励磁电流从0.5s下降到1s后的值不超过额定电流的0.25至0.5倍；对于中型和小型变压器，励磁电流从0.5s下降到1s后的值不超过额定电流的0.25至0.5倍。大型变压器在衰减到上述值之前必须从2s变为3 s。换句话说，变压器容量越大，衰减越慢，完全衰减所需的时间就越长。所含的许多较高谐波二次分量中，主要是二次谐波，三相变压器相的二次谐波含量可超过基波分量的60%。

3变压器保护措施

3.1合理选择变压器类型

一般情况下变电所可优先选择S9系列低损耗油浸式节能变压器。对防火要求较高或环境潮湿、多尘的场所，应选择SCL等系列环氧树脂浇注的干式变压器。对具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维的场所，应选择SL14等系列密闭式变压器。对多雷区及土壤电阻率高的山区，应选择SZ等系列防雷变压器。对电压要求偏差小、稳定性高的场所，应选择SZL7，SZ9等系列有载调压变压器。总之，所选类型均应为低损耗变压器。

3.2过电流保护装置安装

过电流保护一般用于降压变压器，主要是下级供电网络出现故障导致的变压器过电流，可以作为变压器相邻元件的远后备，也可以作为变压器主保护失灵后的近后备，但是，变压器容量不同，需要安装的过电流保护装置也不同，需要综合考虑方向性、多测电源情况及事故状态下可能出现的负荷过电流情况[2]。一般来说，为躲避变压器最大负荷电流，过电流保护整定动作值会较大，难以满足相邻元件远后备保护灵敏性，因为，多采用低电压或者复合电压启动的过电流保护，将增加的电压值看作判定根据，有效提升保护灵敏性。具体安装措施是将三个低电压继电器改造为一个负序电压继电器和低电压继电器，用以反应不对称短路，当发生不对称短路时，负序过电压产生，负序电压继电器发生动作与过电流继电器相互配合，从而发挥保护作用；当发生对称短路时，低电压继电器与过电流继电器相互配合，为三相短路故障提供过电流保护。

3.3合理选择配电变压器容量

配电变压器的容量是根据计算最大负荷来选择的，但实际工作中，多数配电变压器常常处于轻负荷运行状态，造成配电变压器损耗在配电系统总损耗中占的比例加大，计算结果表明，配电变压器一般在40%～70%额定容量下运行时的损耗最小，功率因数和效率最高。因此，合理选择配电变压器的容量，使其处于经济负荷的运行状态，可减少电能损耗，达到经济运行的目的。

3.4变压器带负载合闸的影响

如果变压器连接到带负荷，峰值流量受功率因数的影响。当重负荷时功率因数接近1时，励磁电流峰值较低；当功率因数较低时，励磁电流峰值较高。变压器必须具有承受电荷冲击的电抗能力。综合分析，变压器直流电阻低，励磁电流缓减；接入系统的线路电阻大小对励磁电流衰减有很大影响；牵引变压器保护过流时间短时容易引发励磁电流；当输入电压与变压器位置不匹配时，励磁电流影响较大；不同材料硅片的优缺点可通过额定电压90%和110%的空载、空载电流和负载电流损失测量确定，闭合制动注入电流差相对较小；励磁电流的大小和衰减受到若干内部和外部因素的共同影响。变压器设计的磁密度差不大时励磁电流的大小差不大。

3.5采用高效率低损耗节能变压器

很多企业由于过去的条件和规模设置了符合过去生产的各种类型变压器，随着企业的发展、时代的前进，过去长期使用的老型号变压器已显得陈旧或质量差。如果现在仍然使用，将造成电能大量浪费和较高的线损，企业应根据规定，加速改造和更换这些高耗能变压器，使用符合国家技术标准的低损耗高效率的节能型变压器。

4结束语

总之，变压器是电力系统中负责电力传输、能源分配等重要设备，其性能安全稳定起关键作用，在安装时，安装人员应该在保障基本安装技术的基础上，重视差动保护装置、过电流保护装置、瓦斯保护装置等安装要点及安装注意事项，并在安装完成之后，及时开展保护调试，为后续安全稳定运行奠定基础。

参考文献

1. 赵强.励磁涌流引起变压器过电流保护动作的原因分析与措施[J].电气化铁道,2021,32(S1):108-113.

2. [2]葛天奇,王华明.配电变压器空载励磁涌流的时频域相关性分析[J].光源与照明,2021(11):83-85.

3. 于桂华,伍俊霖,葛海波.一起牵引变电所过电流保护动作分析[J].电气化铁道,2018,29(04):84-87.邮寄：新疆乌鲁木齐市沙依巴克区 骑马山路8号 供电公司老满城基地3-503，18690888093，余先生