变压器剩磁对发变组突加电压保护的影响及对策

变压器剩磁对发变组突加电压保护的影响及对策孙飞田丽华2，司秉千3（1.辽宁清河发电有限责任公司，辽宁铁岭112000；2.吉林省电力有限公司培训中心，长春130021；3.华北电力大学，北京102206）跳机的现象，利用现场机组录波器记录数据及波形图。分散控制系统（DCS）采集数据及趋势图，并结合变压器原理。突加电压保护原理分析，采用在机组升压至额定后缓慢降压至零的方法去磁，经过3次反复升压降压的过程，查看机组DCS采集三相电流的变化趋势，由大值687A降至85A，达到去磁效果通过分析及试验，在测试变压器直流电阻后，机组升压过程中发现三相电流很大时，采用降压去磁的方法后，再进行机组并列。

保护装置整定值测试变压器绕组直流电阻是变压器预防性试验中不可缺少的项目由于此项试验需在变压器绕组施加直流电压，这样在变压器铁心中将会产生剩磁如不采取去磁处理，会对发变组保护的正常运行带来影响辽宁清河发电公司9号发电机组在进行变压器的春检预试项目后，在发电机升压过程中突加电压保护动作，机组停机查看保护动作报告，发现发电机定子中性点及出口各组电流互感器二次均测量到电流，且达到保护动作值，但是检查一、二次设备未发现问题经过对录波波形的分析，综合判断，发电机定子出现的这一电流为变压器剩磁产生的励磁电流随即安排机组重新起动，零起手动升压，缓慢升压降压3次后，发电机定子几乎无电流，机组并网运行。通过分析变压器剩磁的产生及剩磁对发变组保护的影响，并提出对策，经过试验取得良好效果。

1突加电压保护动作原理及原因分析路器辅助接点；QF为主断路器辅助接点；I/U为电流转换模块；U/U为电压转换模块28.527检查2套保护动作报告，见表1，这样根据保护动作报告计算保护动作阻抗39.450，在整定阻抗内，故达到突加电压动作条件，保护出口动作，发电机跳闸表1突加电压保护动作2套保护动作报告保护动作时间/ms01机端UV线电压/V02机端VW〖线电压/V03机端WU线电压/V04机端UV线电流/A05机端VW〖线电流/A06机端WU线电流/A小动作电流0.8A，动作阻抗40在机组启动升压至额定电压后，三相有电流流2变压器剩磁的产生过，保护装置计算阻抗达到突加电压保护动作值，机组将跳闸。保护逻辑框图见，其中，LK为灭磁断2.1变压器空载合闸时的铁心特性吉林电力突加电压保护动作逻辑框图变压器在稳态工作情况下，铁心中的磁通落后于外加电压90，如果空载合闸时正好在电压瞬时值等于0时接通，则铁心中应具有磁通-Om，但由于铁心中的磁通不能突变，这时将会出现一个非周期分量的磁通，其幅值为+cm，这样在经过半个周期后，变压器铁心中的总磁通将达到m=2（m值；如果在变压器铁心中原来还有剩磁通，且其方向?致，则铁心中总的合成磁通将更大此时铁心处于高度饱和状态，励磁电流将剧烈增力卩。称这一电流就是励磁涌流。这一励磁电流的大小与合闸瞬间外加电压的相位，铁心剩磁的大小和方向，以及铁心的性质有关，即铁心剩磁的大小直接关系到变压器励磁涌流的特征剩磁的产生：当铁磁体被磁化到饱和状态时，磁畴的磁矩集中到磁场方向；当磁化场减到零时，由于各向异性作用，磁矩将转移到离磁化场近的易磁化方向，这就产生了剩磁静态磁场（直流励磁）中的剩磁与交变磁场（交流励磁）中的剩磁不同，交变磁场除有磁滞损耗外，还有涡流损耗和其他损耗，在变压器从系统断开而言，磁密将逐渐到达平衡状态，而直流励磁产生的剩磁仍存在。

22变压器的励磁电流特性查看发变组录波器录波图、发变组保护动作录波图、分散控制系统（DCS）曲线记录，从录波波形及数据分析，在机端电压上升过程中机端电流也在上升，在灭磁开关跳闸后，发电机定子电流衰减很慢发电机定子电流波形为间断性波形。一个波形之间的间断角T为8ms，T2为2ms，波形中含有各种谐波分量，且逐渐衰减，该电流可判断为励磁电流性质。

因为变压器正常工作设计在空载特性曲线直线段，并接近铁心饱和点，所以当有直流磁化磁动势后，变压器必然进入空载特性曲线的饱和区，使电感L变小，感抗kL变小，在相同机端电压下导致发电机空载电流增大同时发电机励磁调节器采用自动升压方式，增大的空载感性电流对转子磁通正好起去磁作用，要想保持调节器自动升压目标值，调节器必然要输出高于正常的空载励磁电压和电流，故发生了不正常的励磁电流和电压的升高现象从录波数据表中可以发现发电机励磁电流大值已达2.2kA，为额定空载励磁电流的1.55倍，远远超过发变组空载特性的励磁电流数值。从发变组空载特性曲线可以得到，当机端电压升到0.49倍额定电压（即9.8kV）时，励磁电流应在0.4倍左右（即568A）上述情况说明，在发电机空载升压过程中，发电机励磁电流剧烈增加，大大超过发电机额定空载励磁电流。

2.3变压器绕组直流电阻测试变压器绕组直流电阻测试采用L1650型号直吉林电力流电阻测试仪，加直流20A（仪器满量程为50A）这种仪器工作原理是采用四线制测量法，以提高测量值的准确度，内有一个能产生直流电流的程控恒流源，为纹波系数小于5的高质量整流直流电源，A/D转换器构成测量回路的主体中央控制单元通过控制恒流源给外部待测负载施加一个恒定、高精度的电流，然后将所获得的数据（包括测试电压、当前的测试电流等）进行处理，得到实际电阻值一般来说，直流磁化的磁动势愈大，剩磁愈严重。用直流电阻测试仪测试变压器直流电阻的测试结果见表2如施加5A电流测试高压绕组的直流电阻，其直流磁势是额定电压下交流磁势的4倍，产生剩磁将比较严重表2变压器直流电阻测量结果相别试验温度/c高压侧低压侧变压器铁心中由直流励磁产生的剩磁，消除剩磁有2种方法：直流法和交流法直流法就是采用正反向通入直流电流，并逐渐减小，缩小铁心磁滞回环，达到消除剩磁的目的。交流法就是利用空载试验，将变压器高压中性点接地，升高电压50额定值，并停留5min，将电压缓慢降至零，再缓慢升高100额定值，直到完全去磁。判断完成去磁的方法：一是在电压上升和下降过程中，同一电压下的励磁电流值相同；二是励磁电流的波形上下对称，无偶次谐波分量3变压器去磁的措施3.1采用直流方法去磁在直流电阻测试完成后，变压器有时会有剩磁，造成不能立即运行的情况出现，在测试完成后，将测试线正负极颠倒，进行一下反向充电，可有效避免上述情况出现具体时间，根据变压器容量不同，以及测试电流的大小，灵活掌握3.2采用交流方法去磁在被试变压器低压侧分别施加50Hz交流电压，高压中性点接地，逐渐升高电压至5（额定电压并停留5min，将电压缓缓降至0，再重新缓缓升高电压至100额定电压，直至达到完全去磁2000发电机启动并再次升压，此次升压利用手动方式进行在升压过程中监视发电机机端电压、定子电流励磁电压、励磁电流的数据变化在机端电压达到80左右时，定子电流达到687A左右，机端电压稳定后，定子电流逐渐衰减，缓慢降低机端电压到0再次升压到80左右，定子电流达到380A，电压稳定后，定子电流逐渐衰减，缓慢降低机端电压到0第3次升压到90左右，定子电流达到150A，电压稳定后，定子电流逐渐衰减到85A，达到正常空载励磁电流（查看历次发电机升压过程中定子电流一般在80~100A），发电机并网运行。

4结论上述试验验证了在变压器进行直流电阻测试后，在变压器铁心中将产生剩磁；剩磁的产生在机组升压过程中导致三相电流突增，机组突加电压保护动作跳机，这种情况跳机不是故障引起的保护动作。

利用机组升压及降压的去磁方法，对已经投运的变压器非常有效变压器容量越大，产生的剩磁越大，因此，600MW以上机组在主变压器进行直流电阻测试后，机组启动升压过程中应注意监视三相电流的大小，如存在较大电流，应进行去磁