干式變壓器勵磁涌流影響的保護整定
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除了一些必要的試驗、保護試驗和根據交接試驗標準進行的二次試驗外,空載全電壓合閘脈沖試驗通常在新型干式變壓器投入運行前進行。空載合閘沖擊試驗的目的是檢查干式變壓器的相關保護是否誤動作。空載干式變壓器充電時會產生浪涌電流,可達額定電流的6 ~ 8倍。勵磁涌流開始迅速衰減,可在0.5 ~ 1 s內降至額定電流的0.25 ~ 0.5倍,但衰減需要較長時間才能完成,中小型干式變壓器約需幾秒鐘,大型干式變壓器需10 ~ 20 s。因此,在勵磁涌流衰減的初始階段,差動保護經常發生故障,導致干式變壓器的故障。因此,在勵磁涌流的作用下,可以在空載沖擊切換時實際檢查差動保護的接線、特性和整定值,并對保護能否投入運行做出評估和結論。
1浪涌電流的原因
1.1涌流的機理
以單相干式變壓器為例,闡述了空投勵磁涌流的機理。
忽略干式變壓器和合閘回路電阻的影響,電源電壓波形為正弦波,空投瞬間干式變壓器鐵芯中的磁通量與施加電壓的關系如下:
其中n是干式變壓器空投側繞組的匝數;是鐵芯中的磁通量;Um是電源電壓的幅度;是關閉角度;是角速度,當頻率為50 Hz時,=314。
考慮到電源電路和干式變壓器繞組的有效電阻和損耗,可以通過求解公式(1)得到:
其中:
;t是時間常數,與閉合電路的損耗和電感有關。公式(2)中的較好項是磁通量的受迫分量;第二項是磁通量的自由分量或衰減分量。
從公式(2)可以看出,干式變壓器跌落瞬間鐵芯中的磁通由三部分組成,即強制磁通mcos(t)、剩余磁通S和由閉合角決定的磁通mcos。根據公式(2),在不考慮自由分量或衰減分量的情況下,假設合閘角=0,剩余磁通s=0.9 m,干式變壓器鐵心合閘瞬間的綜合磁通變化曲線如圖1所示。在圖1中,曲線是施加的電壓波形;曲線是鐵芯中受迫磁通(或穩定磁通)的波形;曲線是干式變壓器空投時鐵芯內的綜合磁通波形。
可以看出,當初始合閘角等于0,干式變壓器鐵芯中剩余磁通s=0.9時,鐵芯中較大磁通達到2.9 m,使得干式變壓器鐵芯嚴重飽和,勵磁電流急劇增大,即產生所謂的勵磁涌流。
1.2影響涌入電流大小的因素
從公式(2)可以看出,干式變壓器空投時,鐵芯中的磁通與M、cos、S有關,而涌流與鐵芯中的磁通有關。磁通量越大,鐵芯越飽和,涌流越大。因此,影響涌流大小的因素主要包括:
(1)電源電壓。干式變壓器接通后,鐵芯中受迫磁通的幅值為m=um/n,因此電源電壓越高,m越大,涌入電流越大。
1來源:電子發燒友