10kV配电线路励磁涌流问题的研究

【摘 要】电力系统的稳定性对居民的日常生活起到了很大的作用，因此受到了人们的重视。但是，对于10kV配电线路当中会存在的励磁涌流常常会忽略。本文当中，会对励磁涌流产生的原理、特点以及对继电保护的影响进行分析，最后结合一个实例来详细阐述励磁涌流，以供大家参考。

【关键词】10kV配电线路；励磁涌流；研究

前言

随着国家经济地稳步提高，居民的生活水平的逐渐改善，电力系统的稳定性也受到了很大的重视。因为各种自然环境以及人文环境的影响，出现了很多的电气故障。有的时候会出现10kV的出现一系列的故障，但是找不到故障点，此时很多人就忽略了励磁涌流。

1 励磁涌流产生的原理

励磁涌流是一种变压器独有的电磁现象。变压器的空载合闸是一瞬间的动作，在合闸的时候，如果在铁芯当中没有残留的磁，另外会存在一个旋转分量，即电压在磁路产生一个滞后的JI/2相角的磁通?1，因为磁路当中的磁通不能突然改变，一定需要一个励磁电流分量产生出来的-?1来使磁路平衡，保证磁通一瞬间的值为零，这个-?1变化是自由的，随时间的大小逐渐减少，其有一个公式：T=L/R（其中L代表一次绕组的全自感，R是一次回路中的电阻）。如果开关合闸的情况是最不利的，即电压值过零，?1即将增到幅值?m，暂态分量-?1，最大值-?m，?1的值会随着时间常数T的减少而逐步减少，直到达到了最低值-?m，此时，这两个磁通相加接近-2?m，如下图，这就会导致铁芯高度磁达到饱和，依据磁芯的磁化特征，励磁电流也会急剧增加，数值较正常的空载运行时的励磁电流想必，是后者的五十到八十倍，按照正常的变压器在空载运行情况下的励磁电流额定值的十分之一来计算，最不合适的情况下合闸，此时，空载合闸的励磁电流会达到额定电流的五到八倍，如果再把合闸一瞬间的剩余磁力计算进去，励磁电流就会变得更大。

变压器因为其三相电压之间互相检查接近一百二十度，所以，和宅的时候总会因为一项合闸会出现上述所说的一种情况，所以就会导致最大的励磁涌流的出现。

2 励磁涌流的特点

通过研究大量的试验，分析得出了励磁涌流会存在一下集点：

（1）励磁涌流含有高次谐波，而且数值比较大（主要由三次波和二次波组成）

（2）有很多的分量是非周期性的，并且占据很大一部分，而且随着时间的变化而减少。

（3）短路电流的波形没有间断，但涌流波形会有间断角的出现。

10kV配网的励磁涌流不但拥有上面的几个特点，但是其与单台变压器的励磁涌流还是有自己独特的地方，就是它的磁力涌流是各种配电变压器的电磁涌流相加得来的。

3 励磁涌流对继电保护的影响

励磁涌流会造成各方面的危害，在本文当中，笔者重点阐述的是10kV的配电网的励磁涌流对线路的保护造成的危害。一般来说，独自的10kV配电变压器的容量变小，该变压器产生的涌流不会很大，衰减的速度也比较快，如果配电变压器的台数不是很多，即使所有的变压器都相加起来，也不会对配网保护产生很大的影响，从而会导致合闸不成功的现象会比较少，所以，在城乡的配网改造之前，配网存在的励磁涌流现象也常常被人们所忽视。但是，因为中国城市化的进程不断发展，以及人们的生活水平的不断提高，10kV配网所承载的荷载也越来越高，在一条配网上面带有的配变数量也会逐渐增多，总容量的数值也越来越大，所以，在线路合闸的时候，对跳闸的开关和保护误动的情况也就得到了解释，通过研究很多的案例，也可以看出如果没有采取合适的措施，10kV配网中的励磁涌流会引起线路阶段式电流保护的误动作，配网供电得不到保障，这就会对城乡居民的日常生活和生产造成很大的影响，所以，一定要引起重视。

4 励磁涌流的危害性

（1）励磁涌流会导致变压器的继电保护装置出现舞动，会导致变压器常常出现故障。

（2）在变压器出现线路故障需要切除的时候，会导致电压的突然增加，会引起变压保护的误动，会导致变压器每一册的负荷都停电。

（3）b电站的某台变压器接入电源，在空载运行时产生励磁涌流，会引起附近的a、c电站的正在运行中的变压器产生“合应涌流”，从而导致错误跳闸的现象，这就会引起大面积的停电。

（4）会引起操作超过电压，导致电气设备的损坏。

（5）励磁涌流会产生许多的谐波，会对电网电能的质量产生严重的污染。

（6）励磁涌流会导致电网电压突然的增高或者降低，这就会导致其它设备无法正常运行。

5 实例分析

以江宁供电公司的10kV的农网配电线路在送电过程中会出现的因为过流保护而出现跳闸的现象，提出了针对励磁涌流的改善方案。

5.1 案例情况简介

08年的5月，谷里变的多条10kV配网线路工作完成以后，在恢复送电的时候，因为过流保护而出现的跳闸现象。在巡查的时候，没有发现出现故障的地方，在将部分的线路拉开后，送电就恢复了正常。谷里线的供电半径是十五公里，配变装设的容量是两千千伏，CT的变比是50/5，在工作时候的电流为：B相是10.31A，A相是10.66A，，C相是10.44A。

5.2 分析原因

5.2.1 对保护装置的检查

在事故发生以后，通过检查有关线路的保护装置和二次回路，测试的结果都很正常，没有发现什么异常现象。

对江宁地区电网的10kV线路的过流保护定值依照能够避免线路最大负荷电流的正定，并且能够保证其有足够的灵敏度，实现根据上一级的保护配合来整定。因为10kV线路附在的电荷有很大波动，所以通常情况下，根据输送限额来决定最大负荷电流的值。在受到变电站的主变容量的限制下，线路的最大负荷电流应当小于主变的十分之九，其定值也一定负荷主变后备保护，使上下级可以相互配合。

5.2.2 分析各跳闸的线路，总结其共同点

第一、这些跳闸的线路都是农用的线路，其中正在接受农网的改造还有新添加的比较多，但是，线路的实际负荷率都比较低，CT的变换不及时，并且不是根据配变的容量变换，这就导致了CT一次的额定电流远远低于配变装设容量的额定电流。比如在谷里线的配变装设的容量是两千千伏，装设容量的额定电流确实115A，但是CT的一次额定电流尽有五十；第二、配变装设容量的额定电流的值大于过流保护的定值。比如在谷里线的案例当中，其过流保护的定值是85A，但是额定电流大概是115A；第三、因为有很多的串供级数，因为受到了上级的保护时限的限制，过流保护的实现都不超过0.3秒，都比较短。

5.2.3 对策的分析

通过分析跳闸线路的共同特点，线路的励磁涌动会导致动作跳闸出现的几率增加，因为变压器的励磁涌动最大可以是变压器额定电流的六至八倍，而且这也受变压器容量的影响，容量越小，励磁涌流反而越大。与此同时，在励磁涌流当中还有很多的分量是非周期性的，并且按照一定的时间值的降低，其衰减的值受到变压器容量的影响，容量越大，时间常数就越大，涌流会出现的时间也比较长。

江宁地区电网的10kV线路有很多的配电变压器，在线路合闸的一瞬间，其变压器产生出来的励磁涌流因为各条线路的互相相加，导致了一个电磁暂态的过程，在系统的阻碍比较小的时候，就会产生很大的涌流，这时候的时间常数也会比较大，这时的励磁涌流会超过装置的额定值，从而导致保护误动。但是，在变压器的个数比较小、容量小、系统阻抗比较大以及保护动作时间比较长的时候，该种情况比不是很突出，经常被忽视，但是当变压器的个数和容量增加，保护动作的时间比较短的时候，该种情况就可以出现。

6 结束语

如今，随着城乡经济的不断发展，人们生活水平的逐步提高，10kV的电网的发展也很迅速，因为配电线路会对继电保护产生很大的影响，因此其重视程度应当增强。只有不断对励磁涌流进行研究，发现其问题，提出改善的方法，防止误动的现象，使电网能够正常的供电，保证居民的日常生活好生产工作可以稳定进行。