非電量保護(hù)動作切除故障對變壓器產(chǎn)生的影響

楊 樂

（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司，陜西 渭南 715500）

在化工電氣系統(tǒng)中，變壓器作為一次設(shè)備中最為核心的設(shè)備，其可靠性、穩(wěn)定性顯得尤為重要。由于某種原因要切除變壓器時，若變壓器鐵心內(nèi)產(chǎn)生大量剩磁，將對其再次送電的成功率產(chǎn)生不利影響，本文就變壓器非電量保護(hù)動作時的如何切除變壓器的問題進(jìn)行討論分析。

1 兩種實現(xiàn)方式

一臺10/0.4kV，2000kVA變壓器，變壓器距離電源側(cè) 10kV饋線柜約 200m，距離 400V進(jìn)線約10m，其非電量保護(hù)配置為重瓦斯、輕瓦斯、溫度高、溫度高高、壓力釋放；其中輕瓦斯與溫度高僅為報警信號，不做討論，其余三個非電量均要實現(xiàn)聯(lián)跳變壓器各側(cè)斷路器。可類比，本文僅以重瓦斯為例說明。

當(dāng)重瓦斯動作時，需要聯(lián)跳高、低壓側(cè)斷路器，切除變壓器，其有兩種實現(xiàn)路徑。

第一種方式：重瓦斯繼電器常開點閉合后，將該點引至電源側(cè)（10kV變壓器饋線柜），經(jīng)過中間繼電器（3TH4022M4）擴(kuò)展（由于重瓦斯繼電器接點容量一般為DC220V 0.3A，不足以滿足跳閘回路功率要求，故經(jīng)過中間繼電器擴(kuò)展），將中間繼電器常開接點送至RCS 9621CS的專用輸入口（端子號327），經(jīng)過綜保邏輯出口，將 10kV斷路器跳開；在綜保出口的同時，RCS 9621CS的出口繼電器2（端子號為427/428）同時出口，該接點送至低壓側(cè)400V進(jìn)線斷路器聯(lián)跳。從變壓器本體瓦斯繼電器至10kV饋線柜再至 400V進(jìn)線柜均使用硬接線實現(xiàn)，其中硬接線共有約400m。當(dāng)跳閘線圈勵磁回路較長，對地電容相對較大，當(dāng)有小交流電源串入將有可能導(dǎo)致跳閘線圈誤動作，并且回路較長，引起的電壓降落也將增大，不利于線圈的可靠動作，盡量縮短硬接線的長度是有益的。

第二種方式：重瓦斯繼電器接點送至 400V進(jìn)線柜，經(jīng)3TH4022擴(kuò)展后，同時送出兩路常開點，一路至 400V進(jìn)線開關(guān)的跳閘回路，另一路送至10kV電源側(cè)饋線柜跳閘回路，接至RCS 9621CS的327號端子，通過綜保邏輯實現(xiàn)跳閘出口。

2 速動性比較

從速動性考慮，中間繼電器動作時間約為t1=50ms；常開點輸入綜保裝置至其出口繼電器動作時間約為t2=70ms（遙信去抖時間20ms，繼電器動作50ms，內(nèi)部邏輯時間忽略）；

在第一種方案中，從瓦斯繼電器動作至 10kV斷路器跳閘回路導(dǎo)通共需要t1+t2=50+70=120ms；從瓦斯繼電器動作至 400V短路器跳閘回路導(dǎo)通共需要t1+t2=50+70=120ms；顯然，理想狀態(tài)下，兩側(cè)斷路器將同時斷開，也就是會出現(xiàn)競爭現(xiàn)象。顯然，還需取決于 10kV斷路器與 400V斷路器的分?jǐn)鄷r間。此時，很可能出現(xiàn)帶負(fù)荷切除變壓器（10kV綜保出口繼電器容量為 DC220V 5A，可以直接串入400V跳閘回路）。

在第二種方案中，從瓦斯繼電器動作至 10kV斷路器跳閘回路導(dǎo)通共需要t1+t2=50+70=120ms；從瓦斯繼電器動作至 400V斷路器跳閘回路導(dǎo)通共需要t1=50ms；顯然，此時，400V斷路器將明顯快于10kV斷路器使跳閘回路導(dǎo)通，當(dāng)然，10kV與400V開關(guān)分?jǐn)嗵匦杂袇^(qū)別，但是其相差 70ms的時間富余將有利于將變壓器所帶負(fù)荷首先切除，而在變壓器電源側(cè)斷電時，變壓器已經(jīng)是空載狀態(tài)。

3 剩磁的影響

在出現(xiàn)帶負(fù)荷切除變壓器時，由于一般 400V母線功率因數(shù)為cosΦ=0.9，按單相考慮，在斷開一次回路時，由于電流相位僅滯后電壓 28.5°，即；當(dāng)i過零點時，電弧熄滅，一次回路斷開，此時線端電壓為e=0.67E1；而由于E1=4.44fN1Φm，所以得到當(dāng)端電壓為e時，磁路中的磁通為Φr（即剩磁）=0.67Φm；當(dāng)然，由于三相系統(tǒng)中由于相互差120°，情況較復(fù)雜；按單相分析，如果此時，再次將變壓器投入，假設(shè)投入時電壓處于峰值狀態(tài)，則僅考慮剩磁的影響，剩磁的存在將使鐵心出現(xiàn)周期性的磁飽和，當(dāng)主磁通與剩磁方向一致時，將使磁路飽和，引起勵磁電流迅速增長，如變壓器硅鋼片型號為30Q130，其磁飽和點為1.9T，如果假設(shè)其正常工作點在B=1.2T（H=16A/m），而由于剩磁存在將使磁場密度增加至 1.67倍，達(dá)到B=2.004T，此時H=9000A/m，勵磁電流為正常的n倍，n=9000/16=562.5；文獻(xiàn)2中提到正常勵磁電流僅占正常一次繞組額定電流的1%，則該勵磁涌流將達(dá)到一次額定電流的5.6倍。而消磁方法在文獻(xiàn)3中闡釋很清楚，但現(xiàn)場實現(xiàn)條件較苛刻。

在切除空載狀態(tài)的變壓器時，由于為純感性負(fù)載（忽略鐵耗），所以電壓電流相位相差90°，在電流過零點時，電壓剛好達(dá)到幅值或其附近，此時，磁通與電壓相差90°，故磁通接近于0，即基本無剩磁，但同時三相系統(tǒng)中相角相互差120°，故必然還存在剩磁，但相對較小。

4 結(jié)論

當(dāng)非電量保護(hù)動作時，采用先將非導(dǎo)電量繼電器接點送至 400V進(jìn)線柜并跳閘，同時轉(zhuǎn)送至其10kV電源側(cè)將斷路器跳開，在不降低速動性要求的情況下，使變壓器被切除時，處于空載狀態(tài)，有利于變壓器的正常穩(wěn)定運行。

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