摘要：随着我国经济的快速发展，电力系统的建设规模不断扩大，对10kV供电系统提出的要求越来越高、越来越严格，然而出现的各种故障也呈上升趋势，对社会经济发展和人们生活质量产生了一定的影响。对于10kV配电线路来说，在线路恢复送电合线路开关时，因励磁涌流引起的无时限电流保护误动作较普遍。因此，本文对其进行具体的分析。
关键词：10kV配电线路；保护；误动原因；措施
1 励磁涌流产生的原理及特点分析
1.1 励磁涌流产生的原理
励磁涌流是一种用来建立磁场所需要的电流。当变压器在空载运行建立主磁通时，在一次绕组中将会产生一定的空载电流10，这个空载电流10就是励磁涌流。正常情况下，当配变稳定运行时，铁芯回路中产生的主磁通总是滞后于一次侧外加的电源电压90°，建立的磁场相对稳定，铁芯也不会出现饱和现象，所需励磁涌流相对较少，一般不会达到配变额定值的10％。但是，因不确定因素使配变的铁芯接近或达到饱和状态时，励磁涌流就会急速增长。研究表明，配变空载合闸或在切除部分负荷后的送电过程中就会产生大量的励磁涌流。根据磁链守恒定律，在配变空载合闸瞬间，外加电源会在配变铁芯中产生一定量的偏磁。假如外加电源的电压值刚好为零，由配变铁芯的主磁通与外加电压间的相位关系可推算出此时建立的磁通就是负的最大值（设为－Φｍ）。因为配变铁芯中的磁通是不会发生突变的，假设在不计入剩磁的情况下，空载运行前配变铁芯的磁通恰好为零，那么在空载合闸瞬间铁芯磁通就会保持不变，仍然为零，所以配变就必须要由另一个磁通来继续保持状态平衡，而这个新的磁通就是由励磁涌流产生的具有非周期分量的磁通（设为＋Φｍ）。此时，配变的主磁通就可认为是相互叠加的两种不同磁通。在最不理想的状况下，配变中的磁通最大值将会达到正常状态下的数倍，此时再考虑剩磁就将出现铁芯过饱和的现象。因为铁芯具有磁化特性，其需要的励磁涌流就会急剧增加，达到正常状态时的60倍甚至更多，这将是配变额定电流值的６倍以上。但在配变的绕组回路中还有一定量的电阻，励磁涌流将会逐步衰减，最后恢复到正常时的水平。研究发现，配变励磁涌流的大小与配电安装地点与电源的距离、配变容量、电力系统容量、衰减时间等相关，必要时还要考虑铁芯中剩磁的大小、方向及铁芯的材料性质等因素。配变的容量越大，励磁涌流的倍数就会越小，但衰减的时间常数将会越长。综上所述，励磁涌流将会存在相当长的一段时间，一般恢复到正常状态需要数十秒，这就是10ｋＶ线路送电时产生励磁涌流过大将导致线路保护发生误动作的根源。
1.2 励磁涌流的特点及对继电保护的影响
1.2.1 励磁涌流的特点
一般变压器的励磁涌流很大，主要有以下几个特点。（１）励磁涌流中含有幅值非常大的２次及３次谐波。（２）励磁涌流的波形之间因为谐波会出现间断角，一般为尖顶波，而短路电流的波形不会出现。（３）励磁涌流含有很大的非周期分量电流，并随一定的时间常数而逐渐衰减，但总的趋势是励磁涌流的衰减速度会比短路电流慢。与一般变压器励磁涌流相比，10ｋＶ线路的励磁涌流除具备以上特点外，还有一个更显著的特点，就是线路上励磁涌流是各配变励磁涌流复杂的叠加。
1.2.2 励磁涌流对保护的影响
正常情况下，单台配变因体积小、容量小，而不会产生很大的励磁涌流，衰减的时间也很短，即使多台配变叠加也不会对10ｋＶ线路保护造成多大影响，发生送电失败的概率也很小，因此往往会忽略掉配变励磁涌流的问题。但是，随着用电需求不断攀升，10ｋＶ线路所带负荷与日剧增，一条配电线路上所带配变数量也在不断增加，而随之产生的励磁涌流也会不断叠加。当线路开关合闸送电时，线路上配变的励磁涌流叠加到一定程度时就会引起线路保护误动作，进而导致开关跳闸，送电失败。
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1.2.3案例1：
110kV盘古站10kV人民西线P21设备包括：11台公变6770kVA、45台专变32080kVA，共56台变压器38850kVA。10kV宪梓乙线P19与10kV人民西线P21变电站同母排。
第一次试送，带线路所有负荷38850kVA，试送不成功；
第二次试送（空载）成功，然后分段试送开关，合上程江镇政府侧公用电缆分接箱H2-603开关时线路再次跳闸，此时线路带负荷16710kVA，程江镇政府侧公用电缆分接箱H2-603开关后负荷7320kVA；H2-602、H2-605开关未送，负荷14820kVA。
第三次试送（空载）成功，然后分段试送开关至除江镇政府侧公用电缆分接箱H2-603开关后负荷，其他负荷正常运行，将江镇政府侧公用电缆分接箱H2-603开关后所有台变高压开关断开后试送H2-603开关成功，再依次合上台变高压开关，恢复全线供电。
对线路绝缘遥测，设备检查均未发现异常，但带多负荷时线路无法送出，减负荷送电又能送出，怀疑是浪涌造成。
浪涌：瞬间出现超出稳定值的峰值，包括浪涌电压和浪涌电流。
浪涌电流：指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流，峰值能达到变压器额定电流的6倍以上。
浪涌原因（操作电涌过电压）：1 电力大负荷的投入和切除；2 感性负荷的投入和切除；3 功率因素补偿电容器的投入和切除；4短路故障。
2 改进方案
在10kV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10kV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。
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2.2s。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(2.2s)，将导致变压器及一次设备烧毁等事故，因此，需在10kV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。
总之，励磁涌流的产生对配电变压器安全运行的危害不大，但对10kV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10kV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10kV配电系统正常运行提供保障。
参考文献：
[1]付振强，周振宇，王舒，孙明.10kV配电线路保护误动原因分析[J].东北电力技术，2017，01：39-42.
[2]高岩，周生奇，李志强，刘新民，杨超.青岛地区10kV配电线路励磁涌流控制策略研究[J].电工技术，2017，01：60-61+68.
论文作者:徐强
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：励磁论文; 线路论文; 电流论文; 浪涌论文; 变压器论文; 故障论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第21期论文;