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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。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10kV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。
关键词：10kV；配电线路；保护；误动
作为电力系统的重要组成部分，10kV配电线路的主要作用为连接用户和电网，输送电能，在乡村供电线路与城市供电线路之间发挥其他配电线路不可替代的作用。因为10kV配电线路分布较广，且较为复杂，容易受外部环境的影响，虽然电网规模和改革力度在加大，但是在实际应用中可能出现新的问题和发现潜在的问题，就需要研究人员和工作人员进行分析和探索，寻找排查和解决故障的最终策略。
一、10kV配电线路的特点和现状
（一）10kV配电线路的特点
10kV配电线路的特点主要表现在其结构的一致性差，举例来说：①与输电线路本身是相区别的，但如果用户专线只接待2个以下的用户，就会丧失其独特的功能，不能发挥其无可替代的作用；②放射状的线路使得一个线路的分支上连接着几十台或者几百台变压器，造成很大的压力，很可能出现故障；③线路长短不一，几百米和几十米的线路都有；④35kV变电站的出线和110kV变电站的出线同时存在；⑤有些线路的配电变压器最大仅有100千伏安，某些线路却能高达几千千伏安。
（二）10kV配电线路的现状
10kV配电线路是高压配电线的一种，由于露天作业受到的影响非常大，这是外部环境复杂和多变的原因；另一方面，线路多，覆盖面广，接线方式难等特点使得运行中出现的故障特别多，自身的设备质量高低不同限制了更多，使得10kV配电线路的运行维护与其他线路相比更加复杂。城市10kV配电线路主要为电缆线路，而城市远郊和农村则为架空线路，这更为10kV配电线路的运行维护增加了难度，需要进一步的深入研究和发展。
二、励磁涌流产生原理及特点
（一）励磁涌流产生原理
变压器作为电能、磁能的转换装置，当变压器二次绕组开路时，一次绕组需要通过相应的励磁电流来建立主磁通，因此，励磁涌流是变压器特有的电磁现象。励磁电流和磁场的关系可以由变压器铁芯的磁化曲线特性来决定。变压器在空载稳定运行状态下，由于建立了稳定的主磁通，不会使铁芯中的磁通密度达到饱和状态，励磁电流值很小，一般达到变压器额定电流的2%～10%。但是一旦因某些原因使磁通密度增大到饱和状态，励磁电流就会剧增，铁芯越达到饱和状态，磁场需要的励磁电流也就越大。
（二）励磁涌流特点
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。包含很大的非周期分量，使励磁涌流波形偏于时间轴一侧。包含大量高次谐波分量，主要以二次谐波为主。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0.5～0.75s，随后衰减变慢。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆与单台大容量变压器不同，10kV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。
（三）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。
三、改进方案
（一）增加二次谐波制动闭锁保护功能
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。
（二）短路控制
随着电网建设的不断扩大，10kV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，短路电流可达到它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。
（三）断路器控制
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，故障切出时间比2.2s长，将导致变压器及设备烧毁等事故，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。
四、结论
总而言之，励磁涌流的产生对配电变压器安全运行的危害不大，但对 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。
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论文作者:孔德炳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/1
标签：线路论文; 变压器论文; 励磁论文; 电流论文; 故障论文; 谐波论文; 断路器论文; 《电力设备》2017年第14期论文;