浅谈高速供电系统中励磁涌流对线路保护误动作的成因分析及处理

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1、浅谈高速供电系统中励磁涌流对线路保护误动作的成因分析及处理吴健福建省高速公路永安监控分中心摘要：微机型继电保护设备作为高速公路10kV供电系统保护装置，给供电线路及用电设备安全运行带来了安全保障。但受励磁涌流的影响，在停电后恢复运行时，保护装置可能会发出误动作信号导致高压断路器跳闸，造成供电系统内二次非故障停电。而维护人员往往会忽略该因素的存在，出现巡线和系统全面检查后乂找不到故障点的情况，从而无法及吋恢复供电。这不仅对高速公路行车安全带来安全隐患，也给故障的处理带来难度。本文就高速供电系统屮，励磁涌流导致线路保护误动作的原因进行简要分析，并提供相应的应对措施。关键词：励磁涌流;继电保护;误动

2、作;成因分析;1引言高速公路的用电负荷为沿线分散性负荷，大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。这种覆盖的地区广，运行环境极其复杂，受影响的因素多的供电设施一旦发生故障，若查找方式不对，会给处理带来很大的难度。对高速公路交流电输配系统中来说，变压器是重要电气设备。在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的情况下，则可能出现很大的励磁电流即励磁涌流。励磁涌流产生时,由于冲击电流存在的时间很短，对变压器的一次设备本身并无太大危害和影响。若继保整定值未充分考虑涌流因素，则有可能出现高压断路器误动作跳闸，使电力系统稳定性遭到破坏。然而在电力跳闸故障处理中，励磁涌流的因素又常常被忽略，从而导致故障査

3、找处理时间过长，对高速机电设施安全、稳定运行造成不良影响。正确识别变压器励磁涌流和供电系统内部故障成为了供电运行保障的关键。以下结合高速公路供电运营实际，就涌流可能成因、出现线路保护误动作的判断及解决方法进行分析。2励磁涌流概述2.1产生原理在交流电路中，磁通O总是落后电压90°和位角。用u来表示额定电压，O来表示额定磁通。为分析简便，若u=UmXsin(ot),根据u=d/dt则0-Um/oXcos(G)t)+C,两者关系如图1所示。假设在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬间值正好为零，在这种电压为峰值的情况下投入变压器，不会产生励磁涌流。但当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所逑立的

4、磁通为最大值(-Om)。由于铁芯中的磁通不能突变，理想情况下若合闸前铁芯中没有磁通，则这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个幅值为Om的非周期磁通分量。这时，铁芯里的总磁通O应看成两个磁通相加而成。由于磁通是双标量，铁芯屮合闸瞬间磁通为2®m，如果合闸时铁芯还有剩磁00，磁通①还会更大，实际运行中可达到2.7倍的①m。根据铁芯磁化特性，在电压瞬时值为零时合闸会产生最严重的磁饱，出现励磁电流会剧增现象，这就是励磁涌流的由来。图1交流电路屮电压与磁通关系示意图下载原图通过上面分析得知，励磁涌流是由于铁芯的磁饱和产生的。其数值会达到止常空载运行励磁电流的50~80倍，通常于接通电源1/4

5、周期后开始产生，持续时间较长，从数十个电源周期直至数十秒不等。以一般变压器正常空载励磁电流为额定电流的10%计算，在最不利情况下合闸，瞬吋值可达额定电流的5飞倍，如果再考虑合闸瞬间的剩磁影响，励磁电流会更大。考虑到回路电阻R的存在，该电流将随时间常数T=L/K逐步衰减，最终恢复到正常空载电流水平。涌流变化曲线见图2。一般小容量变压器衰减快，约儿个周波后即达稳定状态，大容量变压器衰减慢，可以延续几秒甚至20s,这样就很好的揭示了继保误动作信号产生的原因了。以上分析了单相变压器最不利合闸情况，而高速机电日常使用的都是三相变压器，由于三相电压彼此相差120度，因此合闸时总会有一相的合闸状态处于或接近

6、上面分析的最不利状态，也就是说总有一相出现最大的励磁涌流。图2励磁涌流变化曲线下载原图2.2类型及特点高速公路10kV供电系统中常见的励磁涌流类型分为变压器励磁涌流和10kV配网励磁涌流M种。变压器涌流主要发生在收费所站供电的干式变压器中，而配网涌流则多出现在隧道内高压侧为手拉手结构的多台地埋式变压器配网中。2.3带来的问题和影响(1)由于该冲击电流存在的时间很短，励磁涌流本身对变压器并无危害。但当电网波动时，对变压器多次连续合闸充电也是不好的。大电流的多次冲击，会引起绕组间的机械力作用，长期作用可能逐渐使其固定物松动。(2)高速隧道其环境复杂且恶劣，大量的、各种类型的电气设备通过电气线路紧密

7、地联结在一起运行，一旦发生电气故障，其问题的查找是相当困难的。对于隧道这种多台变压器共一个断路器的供电方式，就有可能出现差动保护误动作造成跳闸停电故障。而励磁涌流这种非常隐蔽，又容易忽略的因素，在故障判断中常常不被考虑，结果造成故障点无法确定，导致隧道长时间停电，既给高速公路行车安全带来隐患和也给高速服务形象造成不良影响。3励磁涌流识别方法简述3.1间断角原理以准确测量间断角的大小为基础，基于励磁