摘要：为了保证矿井供电的安全性、可靠性，针对煤矿井上下变压器由于长时间未投入而初次投入使用，通电瞬间变压器的励磁涌流数值很大，最大可达额定电流的8-10倍，对电网也进行了冲击，常常引起上级开关或变电站跳闸的这一现象，我在此实习过程中进行了探讨，并采取了有效的供电措施，为煤矿的高效安全生产提供了有力的保障。
关键词：煤矿供电；速断保护；励磁电流
前言
山西金晖荣泰煤矿地面拥有一座35kv变电站为井上下设备供电，两趟35kv线路分别来自上安和下安两个110kv变电站，设有两台6300KVA变压器，技术参数如下：型号S9-6300/35，额定容量6300KVA，端子调压头5个，生产厂家是江苏中电输配电设备有限公司。
1出现的问题、原因：
由于近段时间生产负荷比较小，考虑到成本问题，变电所暂时只投入了一台变压器运行，为了确保供电安全，两台变压器1月定期倒运一次。供电图如下：
图2135kv变电站系统简图
在定期倒运变压器过程中，发生送不上电事故，并且导致上一级变电站专供开关跳闸。查看跳闸的原因，显示速断。只好暂时恢复原来在用的变压器，对故障变压器进行检查、查找原因。首先对变压器的进出线、油位、瓦斯保护等进行外观检查，均正常。
对变压器的绕组对地绝缘电阻进行检测，测量数据如下：
通过以上测量的绝缘值及电阻值来看，变压器均是正常的。接着对连接电缆也进行了绝缘值测量，也没有问题。考虑到变压器是一个由若干经磁路耦合的绕组的集合体，每个绕组本质上是一个电感，其电感值受磁路铁心饱和程度影响，当磁路饱和时电感值大幅下降，电感值下降就意味着电抗下降，励磁电流随之增加。当变压器任一绕组感受到外施电压突增时，基于磁链守恒定律，该绕组将立即产生一个抵御外加磁通“突袭”的反磁通，如果这一称之为“偏磁”的反磁通和原来磁路中的剩磁极性相同，则可能导致磁路饱和，进而产生很大的励磁涌流，变压器的励磁涌流一般为额定电流的8-10倍。因此变压器空载合闸时，由于继电保护作用导致可能出现送不闸的情况。
1、变压器励磁涌流的特点：
a.励磁涌流含有数值很大的高次谐波分量（主要是2次和3次），因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
b.励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关。饱和程度越深，电抗越小、衰减越快，因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5-1.0s后其值不超过0.25-0.50In.
c.一般情况下变压器容量越大，衰减持续的时间越长，到总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减的慢一些。
d.励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8-10倍。当一台断路器控制一台变压器时，其电流速断保护的整定值可按变压器励磁电流来整定。
e.励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有120度相位差，所以涌流也不尽相同。
2、变压器励磁涌流的危害
a.大的励磁涌流很容易引发变压器或者上一级保护装置动作，从而造成变压器不能正常投入运行。
b.由于励磁涌流比较大，容易导致变压器及断路器损坏，也能造成电网电压骤升或者骤降，影响其他电气设备正常运行。
c.变压器空投产生的励磁涌流，也可能诱发邻近其它电站正在运行的变压器产生“和应涌流”而误动作，继而造成大面积停电。
d.励磁涌流中的直流分量将导致互感器磁路被过度磁化而大幅度降低测量精度和继电保护的动作准确率。
e.励磁涌流同时产生的大量谐波将对电网质量造成一定的影响。
2解决方法：
针对这种情况，比较有效的解决办法有：（1）柱上分段或分支开关安装涌流控制器。该控制器能够在电网正常运行或开关合闸出现励磁涌流的情况下，自动识别并延时脱扣控制，防止由于浪涌引起开关误动脱扣。（2）变电站线路出口开关串联一个合闸电阻，在合闸完成后自动短接切除，其目的是降低涌流暂态分量衰减的时间常数，使之加速衰减，避免电流保护的二、三段动作跳闸。（3）对35kV线路进行合理分段和分配负荷，控制一次合闸送电容量，分级送电，避免大量变压器励磁涌流恶性迭加。送电合闸时，励磁涌流的大小与合闸时电压的初相角有关，当合闸瞬间初相角α=0时，励磁涌流最大，当合闸瞬间初相角α=π/2时，励磁涌流最小，一般不超过额定电流的2％～10％。如下图：
图2稳态时，磁通与电压的关系
在现有情况下，最简单的方法就是第三种方法，采用当然保护躲励磁涌流的方法，为了确保送电，同时把本级和上一级的速断保护也进行了调整，本级保护调整为12A、0.4s，上一级调整为15A、0.6s，主变一次送电成功。
3总结：
变压器在空运投入和运行中均有产生励磁涌流的可能，对变压器的危害并不大，因为这个冲击电流影响的时间较短，但是励磁涌流对主变保护整定包括对配电装置保护以及整个电网的设备还是有影响的。从长远看安装励磁涌流抑制器，从源头上抑制励磁涌流的产生是最佳的方法，但是需要励磁涌流抑制器的各方面性能进一步提高，能够达到所需要的功能，使电网运行更可靠。
参考文献：
[1]李虎伟《矿山供电技术》中国矿业大学出版社2008年
[2]周志鸿《新编用电企业安全管理与操作技术规程及相关标准规范实务全书》中国电力出版社2013年
作者简介：
严泽宇，重庆大学机械工程学院机械电子工程16级学生，本科。
论文作者:严泽宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/26
标签：变压器论文; 励磁论文; 磁路论文; 绕组论文; 变电站论文; 相角论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第29期论文;