（广东电网有限责任公司清远阳山供电局 广东阳山 513100）
摘要：文章分析励磁涌流特点及影响因素，分析了 10 kV 配电线路存在的问题，提出防止励磁涌流引起线路保护误动的改进方案，为 10 kV 配电线路正常运行提供保障。
关键词：10 kV；配电线路；保护误动；改进方案
引言
随着我国国家电网的进步，继电保护设备也有了进一步更新，已经有了巨大的改进，但是仍存在影响电网的正常运行的一些的问题，电网企业也因此受到巨大的经济损失，电网运行中常出现的故障就是继电保护误动事故。10kV配电线路在运行中继电保护装置误动
跳闸现象出现的频率很高。这一问题不但对继电保护装置的安全运行产生了严重影响，还损害了电网企业的发展，因此继电保护误动跳闸现象要及时解决才能使得线路正常运行。10kV 配电线路保护装置往往结构十分复杂，并且具有较多的系统，在检测时维修人员不得不对各个系统进行分析与检查，进而提高继电保护系统内部运行的稳定性及装置的整体安全性能。
电力系统继电保护及自动装置主要是依据电力系统中电流、电压的变化作出相应动作，在设计前期，为尽可能提高逻辑运算结果的准确性，并没有过多地考虑涌流问题。但在电力系统运行过程中，发现励磁涌流对其稳定运行产生了很大的影响，特别是在 10 kV 线路开关合闸过程，出现多起线路保护误动作事故。如果不采取措施解决变压器励磁涌流问题，将导致继电保护装置误动作，直接影响继电保护装置运行的稳定性，进而影响电能的输送，甚至威胁整个电力系统的安全稳定运行。
1 励磁涌流特点及影响因素
变压器的励磁电流 IL仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反映到差动回路中不能被平衡，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，其影响较小。但当变压器空载投入或变压器外部故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯中的磁通不能突变，进而出现一个非周期分量磁通，使变压器铁芯饱和，产生数值很大的励磁电流，称为励磁涌流。此时急剧增大的励磁涌流将成为差流，幅值很大，不采取措施将造成差动保护误动。
1. 1 励磁涌流特点
a． 峰值大，当变压器空载投入时，可达到额定电流的 5 ～8 倍，而相对于容量较小的配电变压器，倍数则更大。
b． 包含很大的非周期分量，使励磁涌流波形偏于时间轴一侧。
c． 包含大量高次谐波分量，主要以二次谐波为主。
d． 是衰减的，衰减时间与变压器绕组时间常数 T 及合闸回路有关，励磁涌流由峰值衰减到0. 25 ～ 0. 5 倍额定电流，经历时间为 0. 5 ～ 0. 75 s，随后衰减变慢。
e． 与单台大容量变压器不同，10 kV 配电线路的励磁涌流是线路上挂接的几十台小容量配电变压器所产生的励磁涌流的叠加。
1.2 励磁涌流影响因素
当电压过零时刻投入变压器时，将产生最严重的磁饱和现象，此时变压器励磁涌流最大值可达变压器额定电流的 5～8 倍，其中包含大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。研究得出，励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器铁芯磁通大小、铁芯材料和性质、变压器设计的工作磁密，变压器结构和容量大小等有关。大容量变压器产生励磁涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟才能衰减到正常值。小容量变压器空投时励磁涌流与其额定电流之比越大，即励磁涌流倍数越大。
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2 10 kV 线路保护存在的问题
在电网运行过程中，发生过多次 10 kV 配电线路在停电或跳闸后恢复送电时，过流保护动作跳闸，自动重合闸不成功，手动试送过流保护又动作跳闸，经过全线路检查未发现任何问题，找不到故障点。研究发现，随着电网电力负荷的快速增长，10 kV 线路挂接的小容量配电变压器数量剧增，合 10 kV 线路开关瞬间，各配电变压器产生的励磁涌流相互叠加，再加上电动机自启动电流等原因，造成线路保护动作跳闸而无法送电。10 kV 线路一般采用三段式电流保护，即Ⅰ段瞬时电流速断保护、Ⅱ段限时电流速断保护、Ⅲ段过电流保护。作为配电线路的主保护，要求电流速断保护具有足够的灵敏度，无法完全按照躲过励磁涌流校验，因此，Ⅰ段瞬时电流速断保护动作电流往往取值较小。当 10 kV 线路长、分支线路多、挂接配电变压器多时，励磁涌流峰值很大，由于Ⅰ段瞬时电流速断保护动作时限为 0 s，合闸后，励磁涌流起始值可能大于Ⅰ段瞬时电流速断保护装置定值，出现电流速断保护误动。
为躲过励磁涌流，整定计算时，在与主变后备保护定值匹配的前提下，可适当调大电流速断保护定值。研究表明，励磁涌流的大小将随时间增加而衰减，开始涌流很大，一段时间后涌流衰减为零，一般经过 7 ～ 10 个工频周波后，涌流即可衰减到可忽略的范围。当涌流衰减到零时，线路中的电流值接近线路的负荷电流，流过保护装置的电流为线路负荷电流。为防止励磁涌流引起保护误动作，可通过提高Ⅰ段电流速断保护装置定值、延长动作时间来躲励磁涌流，通常在Ⅰ段瞬时电流速断保护回路加入 0. 15 ～0. 2 s 延时。
该方法的最大优点是不用大范围改造保护装置，只做简单修改定值，可有效避免电流速断保护误动。但存在如下问题：Ⅰ段电流速断保护装置定值加大，影响灵敏度；延长动作时间，缩短保护范围，增加故障切除时间，在线路出口故障时将对变压器及 10 kV 线路设备产生巨大危害。对 10 kV 配电线路检修作业结束后恢复送电时，保护跳闸及线路发生故障重合不良时，采取的措施是拉开 10 kV 线路分歧开关，线路送电后，分别送各分歧开关，通过合理分段和分配负荷，控制一次合闸送电容量，分级送电，使Ⅰ段瞬时电流速断保护躲过励磁涌流的冲击。但在实际操作过程中，拉分歧开关分别送电，需要大量作业人员相互配合，浪费人力且不安全。
3 改进方案
3. 1 改进方案 1
在 10 kV 线路保护增加二次谐波制动闭锁保护功能，可在不改变原有定值的基础上，区别故障电流和励磁涌流。励磁涌流含有大量的二次谐波，变压器的差动保护就是利用这个特性，设定二次谐波制动来防止励磁涌流引起保护误动作。若在 10 kV线路保护中，增加二次谐波制动闭锁保护功能，当配电线路故障时，无二次谐波产生，不闭锁保护，但当配电线路中产生励磁涌流时，迅速闭锁线路保护功能，可避免由于变压器励磁涌流引起的保护误动作。
3. 2 改进方案 2
随着电网建设的不断扩大，10 kV 配电系统所带负载不断增加，故障时短路电流也随之变大，当线路出口处发生短路时，短路电流很大，使变压器二次侧受到大电流冲击，因此，需要设置特殊段定值来闭锁重合闸。当线路出口故障时，短路电流可达到 TA 一次额定电流的几十倍，此时要闭锁重合闸，防止重合闸动作再次合于故障，使变压器受大电流冲击而烧损。
3. 3 改进方案 3
在变电站线路出口附近发生故障，断路器失灵时，要由变压器后备保护来切出故障，变压器后备保护整定时间为 2. 2 s。由于线路出口附近发生故障短路电流很大，故障切出时间长（2. 2 s），将导致变压器及一次设备烧毁等事故，因此，需在 10 kV线路保护加装出口故障断路器失灵判别功能，并与变压器后备保护相结合构成线路出口故障失灵保护。线路出口故障断路器失灵的特点是出口跳闸后，短路电流大，且不消失，根据该特点，在线路保护中加装用于判断出口故障的特殊段定值和保护动作出口构成与的关系，当二者同时自动缩短变压器后备保护动作时间时，直接跳主变压器，可有效防止线路出口故障时，断路器失灵切出故障时间长所产生的危害。
4 结束语
10 kV 供电系统是电力系统的重要组成部分，其能否安全稳定运行，关系到电能的正常输送及整个电力系统的稳定可靠。如何解决 10 kV 线路中出现的各种故障，减少事故的发生，确保电网安全运行，已成为继电保护专业人员工作的重中之重。励磁涌流的产生对配电变压器安全运行的危害不大，但对 10 kV 配电线路电流保护影响却很大，若不采取相应的措施将频繁引起电流保护误动。根据 10 kV 配电系统的特点和实际运行需要，结合励磁涌流的产生原理和特点，提出防止励磁涌流引起线路保护误动的改进方案，为 10 kV 配电系统正常运行提供保障。
参考文献：
［1］张天文． 10 kV 配电故障查找及处理分析 ［J］． 东北电力技术，2015，36（7）：17 －20．
［2］张智刚． 国家电网公司继电保护培训教材 ［M］． 北京：中国电力出版社，2015．
［3］凌小霁． 10 kV 低压配电系统励磁涌流问题分析及解决方案［J］． 大众科技，2014，16（7）：107 －109．
［4］王庆华． 馈线继电保护误动作分析及防止对策 ［J］． 广西水利水电，2014，6（3）：54 －55．
［5］付振强，周振宇，王舒等． 10kV 配电线路保护误动原因分析［J］． 东北电力技术，2017（38）：1．
［6］凌小霁． 10kV 低压配电系统励磁涌流问题分析及解决方案［J］． 大众科技，2014（7）：107 ～ 109．
论文作者:赖志杨
论文发表刊物:《河南电力》2018年18期
论文发表时间:2019/3/13
标签：线路论文; 电流论文; 变压器论文; 励磁论文; 故障论文; 谐波论文; 电网论文; 《河南电力》2018年18期论文;