关键字：变压器、过流保护、励磁涌流、直阻测试、剩磁
田湾河流域电站按“一库三级”进行开发，于2009年全流域投产发电，依次为仁宗海电站、金窝电站和大发电站，总装机为760MW。每级电站布置有两台立式、冲击式机组，按发变组单元接线方式接入本站220KV开关站（见图1）。仁宗海、大发电站220KV三相双绕组强迫油循环水冷无励磁调压电力变压器由江西变压器厂生产，型号为SSP9-X-135000/220，接线方式为Yn/d11,额定电流，额定电压为242±2×2.5%/13.8KV。金窝电站220KV三相双绕组强迫油循环风冷无励磁调压电力变压器由江西变压器厂生产，型号为SFP9-H-160000/220，接线方式为Yn/d11,额定电流381.7/5865.1，额定电压为242±2×2.5%/15.75KV。
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图1
1 事件经过
2018年5月27日20时21分运行人员进行仁宗海电站2号主变检修后恢复送电，执行主变高压侧断路器合闸命令后，上位机报“R2B主变高压侧断路器R202QF合闸动作，仁宗海2号主变高压侧过流保护动作，R2B主变高压侧断路器R202QF分闸动作”等信号；技术人员现场检查情况：R2B主变保护高压侧过流A相动作，动作电流1.93A（整定1.6A、 0.7S）；变压器一次设备无异常，摇测主变高压侧绝缘有20GΩ；调看录波图分析发现，R2B主变高压侧三相电流中A相电流最大，二次采样有效值A相4.07A、B相2.16A、C相1.53A（电流互感器变比为1000/5，即最大一次电流约814A），且还具备如下特点：（见图2）
（1）电流偏于时间轴的一侧，说明该电流含有很大成分的非周期分量；
（2）电流中含有高次谐波分量（主要是二次和三次谐波），因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波；
（3）电流波形之间出现间断。
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图3
综合分析以上特点得出此波形比较符合变压器冲击合闸励磁涌流特点。于是在确定一次设备无异常的情况下技术人员要求进行第二次主变空载冲击合闸，23时23分进行了合闸操作，此时现场主变保护高压侧过流A相动作，动作电流1.65A，录波器录波文件显示二次有效值分别为：A相2.59A、B相0.97A、C相3.53A，（见图3）此次合闸操作励磁涌流电流值有所下降，但还是没有躲过主变过流保护定值，经过公司重新核算下发定值（2.04A、0.7S)后，主变合闸投运成功。
2 事件分析
2.1变压器投运前
田湾河流域梯级电站6台主变自投运至今一直运行在三档，因送出变电站主变分接头调整，造成流域电站系统电压升高、机端电压偏低及无功进相较深，经与省调协调同意我公司主变分接头由目前三档调整为四档运行，于是根据与省电力公司申请主变停电调档时间安排进行档位调整。
2018年5月25日，我公司检修人员在R2B汛前检修期间将仁宗海电站2号主变档位由三档调整至四档，调整结束后进行了直流电阻测试，测试使用的是上海国试电力科技公司生产的GZZ-3000D变压器直流电阻测试仪，试验施加20A直流测试电源
2.2变压器励磁涌流和剩磁
当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，因合闸角和变压器剩磁的影响，会产生很大的励磁涌流，其峰值可达额定电流的数十倍。其特点是含有很大成分的非周期分量、含有大量的高次谐波分量且以二次谐波为主、波形之间有间断，其大小和衰减时间与外加电压、铁芯剩磁大小与方向、回路阻抗、变压器容量和铁芯质量有关。造成励磁涌流过大的两大主因是合闸角和剩磁的存在。
电力变压器在做直流试验后都会产生剩磁，剩磁的多少取决于变压器绕组通过的直流电流强度和时间。剩磁是铁磁材料的磁滞损耗的表现，磁滞损耗是铁磁材料将电能吸收后转化为磁能的结果，在交流回路中表现为铁损的一部分（与涡流损耗共同组成变压器的铁损）。
2.3变压器剩磁的危害
变压器剩磁具有一定的危害性，表现在变压器空载合闸的瞬间，会产生一个很大的励磁涌流，其最大幅值达到额定电流的6～10倍，足以影响继电保护误动，使变压器投运失败。励磁涌流中大量谐波对电网电能质量造成严重污染，影响用电设备的正常运行。励磁涌流的高电流会产生很大的电动力，损坏变压器和断路器，减少电气设备的使用寿命。励磁涌流中的直流分量将大幅度降低电流互感器的测量精度，直接影响继电保护的测量精度。产生的励磁涌流会诱发邻近正在运行的变压器因产生“和应涌流”而误跳闸，造成大面积停电。另外，铁芯的高度饱和会使漏磁增加，引起绕组间的机械作用力，可能造成其固定物逐渐松动，还可能引起金属结构件和油箱的局部过热。局部过热将加速绝缘老化并使变压器油分解，影响变压器的使用寿命。
3 变压器剩磁的消除方法
从以上分析结果可知，变压器直流电阻测试后产生的剩磁，在电力变压器空载合闸时会产生数值相当大的励磁涌流，这将会造成变压器空载合闸时保护误动等诸多不利影响。但变压器直流电阻测试又是变压器试验中一个重要试验项目，通过直流电阻测试分析可以发现诸如变压器接头松动、分接开关接触不良、档位错误等许多缺陷，对保证变压器的安全运行起到重要的作用。
由于变压器剩磁有诸多的不利影响，因此在变压器经过大电流直流电阻测试后，必须采取适当的消磁措施。目前对变压器剩磁的消除有两种：一种是交流消磁法，一种是直流消磁法。
对于交流消磁法，可以采取直接空载合闸、发电机至变压器零起升压消磁和外加交流电源空载消磁等方法，前一种方法会引起变压器保护误动作，不宜采用；对于发电机变压器单元接线系统，可以采用发电机变压器零起升压或递升加压等逐渐升高电压的消磁方法；一般外加交流消磁是结合长时感应耐压试验进行，试验时在变压器低压侧施加1.1或1.3倍额定电压后平稳将电压将至0，然后切断电源，重复2至3次可达到消磁目的。但是此消磁法对变压器安装场地及电源设备要求的原因，不利于现场的实施。
直流消磁法是，在变压器直流电阻测试完毕后，将直流电阻测试仪极性调换，对变压器绕组进行一次充电，用起所产生的磁通抵消直流电阻测试时所产生的部分剩磁。本次流域电站金窝一号主变在换挡过程中采用此方法后有效减少了励磁涌流（见图4）。
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图4
4 结论与反思
田湾河流域电站变压器在档位调节后检修人员对其直流电阻测试中，均使用了20A电流档位进行测试直流电阻，导致主变压器铁芯上有直流剩磁较大，在空充电时合闸角大的一相与直流剩磁叠加，产生较大的冲击电流使主变过流保护动作。
事件充分反映出相关技术人员对变压器剩磁这个概念还不完全理解，所以借此机会，呼吁广大电力一线工作者关注剩磁对变压器的负面影响，以免在剩磁严重时引发事故，一定要在变压器检修后投运前应尽量根据现场实际情况，灵活运用各种消磁方法，充分积累经验，并做相应记录，减少剩磁对变压器带来的危害，提高电网运行的可靠性。
参考文献
1.王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].中国电力出版社,2001.
2.康真,张梅.大容量变压器直阻测试产生的剩磁危害及消除[J].宁夏电力,2014(05):18-22.
作者简介：岳珂（1981-）男，工程师，现从事水电厂电气设备技术管理与维护工作。
论文作者:岳珂
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：剩磁论文; 变压器论文; 电站论文; 励磁论文; 电阻论文; 电流论文; 测试论文; 《当代电力文化》2019年 19期论文;