摘要：电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。但由于变压器长期运行，故障和事故总不可能完全避免，且引发故障和事故又出于众多方面的原因。如外力的破坏和影响，不可抗拒的自然灾害，安装、检修、维护中存在的问题和制造过程中遗留的设备缺陷等事故隐患，特别是电力变压器长期运行后造成的绝缘老化、材质劣化及预期寿命的影响，已成为发生故障的主要因素。此外，部分工作人员业务素质不高、技术水平不够或违章作业等，都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及电力系统的安全运行。
关键词：主变；差动保护；励磁涌流跳闸
某电站于机组大修后复投主变并先进行冲击合闸试验，运行人员用500kV侧5011（0ABQ11）开关对1BAT10送电时，5011开关跳闸。在合闸送电瞬间，监视人员发现主变A、B两相油箱外壳有感应放电现象，位置大约在高压出线升高座下部与油箱顶部之间，电弧长度约500mm。
经检查1CHA01柜第一套F610主变差动保护动作掉牌，1CHA02柜第二套F611主变差动保护动作掉牌；（发变组二次回路及保护配置见附图2、3）5011开关断路器保护REB551仅失灵重跳（来自发变组保护）和负序启动，本身保护没有动作。经判断开关跳闸系主变差动保护动作引起。
事后，运行人员进行检查，结果如下：经检查瓦斯继电器轻、重瓦斯均未动作，瓦斯继电器内无气体，油透明无浑浊，结果无异常；变压器本体外观检查，结果无异常；经油样色谱分析，油中未检测出C2H2和其他烃类气体含水量及其他组分没超标，与送电前检测结果无差别，结果无异常；主变送电开关5011外观检查，结果无异常；1BAT10高压侧至500kV GIS的GIB外观检查，结果无异常；1BAT10差动保护继电器F610、F611较验、检查，结果继电器无异常、保护定值正确；对主变高压侧电流和500kV开关站线路电压故障录波分析，最大峰值电流为7500A，波形中除励磁涌流波形外，未见故障电流波形。上述结果表明：主变内部没发生放电，变压器本身没故障，5011开关跳闸系主变差动保护动作引起。
大修后主变应做冲击合闸试验，一般应至少冲击三次，而主变第一次投运前，应在额定电压下冲击合闸五次，第一次受电后持续时间应不小于10分钟。带电投入空载变压器时，会出现励磁涌流，其值可达6～8倍额定电流，会产生很大的电动力，为了考核变压器的机械强度，同时考核励磁电流衰减初期会否造成继电保护误动，需做冲击试验。
下面对励磁涌流作一简要叙述，以利于对问题的分析。
1、励磁涌流的特点
当合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流表的指针摆得很大，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：
1）涌流含有数值很大的高次谐波分量（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。
2）励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。
3）一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
4）励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
2、励磁涌流的大小
2.1合闸瞬间电压为最大值时的磁通变化
在交流电路中，磁通总是落后电压90°相位角。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。
2.2合闸瞬间电压为零值时的磁通变化
当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值（-Φm）。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。这时，铁芯里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成。铁芯中磁通开始为零，到1/2T时，两个磁通相加达最大值，Φ波形的最大值是Φ1波形幅值的两倍。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。虽然我们很难预先知道在哪一瞬间合闸，但是总会介于上面论述的两种极限情况之间。
变压器绕组中的励磁电流和磁通的关系由磁化特性所决定，铁芯越饱和，产生一定的磁通所需的励磁电流就愈大。由于在最不利的合闸瞬间，铁芯中磁通密度最大值可达2Φm，这时铁芯的饱和情况将非常严重，因而励磁电流的数值大增，这就是变压器励磁涌流的由来。
综上所述，励磁涌流和铁芯饱和程度有关，同时铁芯的剩磁和合闸时电压的相角可影响其大小。
3、励磁涌流的影响
励磁涌流对变压器并无危险，但大电流的多次冲击，可引起绕组间的机械力作用，逐渐使其固定物松动。此外，励磁涌流还可引起变压器的差动保护动作，故进行变压器操作时应注意。
对前述故障现象分析如下：
（1）由于该主变差动保护是磁型保护，三相共用一个出口继电器和信号继电器，究竟是哪相保护引起不能判定。
（2）主变差动保护有速断和差动两种功能，从动作信号不能看出是差动部分还是速断部分动作引起，但从故障波形可以判断是差动保护继电器不能躲过变压器充电时的励磁涌流引起差动部分动作可能性较大，虽电流波形有削波现象，但是速断部分动作可能性较小。
（3）BAT10送电励磁涌流比较大，可能原因有三：
1）送电用的5011开关不带合闸电阻
与用带合闸电阻的5012开关送电相比，用5011开关送电时变压器励磁涌流明显偏大。5011开关送电2次，最大励磁涌流为4816A，最小为2012A；5012开关送电3次，最大励磁涌流为1362A，最小为317A。
2）变压器直流电阻测试后的残励较大
3）送电时A相的合闸相位角较小，几乎为0度
（4）油箱外壳感应放电现象是充电过程中油箱外壳的感应电产生的悬浮电位引起的。
通过以上论述和分析，可以考虑采取以下一些措施预防：
1、对变压器进行绝缘和介损试验，以更保守地确认变压器的完好性，如果试验结果正常，确认变压器完好后，用5012开关给＃1主变第二次送电；
2、启动主变保护改造；
3、联系生产厂家，对5011、5023开关考虑增加合闸电阻，提高操作方式灵活性。4、提高运行管理水平。首先要防止误操作造成的短路冲击；要加强变压器的适时监测和检修，及时发现变压器的变形强度，保证变压器的安全运行。
参考文献
[1]熊为群,陶然编；《继电保护 自动装置及二次回路》，北京，中国电力出版社.
[2]杜宗轩等编著；《电气设备运行技术问答》，北京，中国电力出版社.
论文作者:陈敏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
标签：变压器论文; 励磁论文; 电流论文; 差动论文; 铁芯论文; 电压论文; 动作论文; 《电力设备》2018年第8期论文;