500kV内桥接线主变压器送电顺序浅析

500kV内桥接线主变压器送电顺序浅析

摘要： 在国内500kV变电站多采用3/2断路器接线方式，而很少采用内桥接线方式，变电站运行人员往往对3/2断路器接线方式下的倒闸操作能够熟练掌握，而对内桥接线的500kV变电站倒闸操作方式了解甚少，本文主要主要分析了500kV内桥接线变电站主变送电的操作过程中存在的危险点，并提出解决方案。

关键词： 内桥接线；主变压器；励磁涌流；和应涌流；暂态饱和

引言

变压器在送电冲击合闸过程中会产生励磁涌流，为其额度电流的6-8倍，因此在送电过程中需要考虑励磁涌流对主变差动保护的影响和对系统稳定性的影响。当一台主变压器运行时，通过内桥开关对另一台变压器送电时，内桥开关将通过很大的励磁涌流，并且会产生和应涌流。在此情况下，正常运行的变压器差动保护可能发生由于电流互感器暂态传变特性差异以及产生和应涌流现象而导致保护误动。本文针对500kV内桥接线变电站，按照图1的主接线方式，分别用201开关、5011开关、5012开关对#1主变送电产生的影响进行了分析。

从中压侧还是从高压侧送电的探讨

对于非联络变压器，在多电源情况下，先合电源侧开关，后合负荷侧开关，可以防止变压器反充电。对于低电压等级变压器主保护及后备保护大部分装在电源侧（如35kV变电站），当从变压器负荷侧充电，且其内部有故障时，变压器部分保护（如过流保护）将不能动作。而从电源侧对变压器充电，遇有故障时，对负荷侧运行设备影响较小，变压器保护均可动作。而对于500kV联络变压器，从高压侧或从中压输送负荷都属于正常运行方式。同时，主变主保护为差动保护，无论是从中压侧还是从高压侧送电，保护装置都能可靠动作于故障。从理论上说500kV联络变压器从高压侧或低压侧送电都是可行的。

综合考虑到主变送电时励磁涌流对系统的影响，以及励磁涌流影响其他保护装置误动的可能，从500kV侧送电的影响较小，因此建议从500kV侧送电。如果是用220kV对主变充电，需要220kV母联保护装置具有二次谐波闭锁过流Ⅰ段的功能，否则励磁涌流会使母联充电保护误动作。

用5011开关对#1主变送电的可行性分析

对于500kV线路变压器组，线路投入或切除时，由于主变非线性激磁特性，容易出现高频谐振过电压【1】，叠加上线路的操作过电压，增加了过电压幅值，因此调规规定在未经试验和批准的情况下，不得对末端带有变压器的线路进行停送电。对线路变压器组送电时，如变压器高压侧有断路器，则先向线路充电，后由该断路器向变压器充电。因此，按照图1主接线不能先合上5011开关，用对

侧变电站的开关对#1主变送电，只能先向线路送电，然后用5011开关对#1主变送电，但送电前需要检查线路末端电压是否在主变额度电压范围内，否则不能送电。

用5012开关对#1主变送电的可行性分析

假设#1主变空载合闸前，#2主变正常运行，那么流过5013开关CT的一次电流为正常工频负荷电流。通过桥开关5012对#1主变空载合闸时会产生数值较大的励磁涌流，该励磁涌流通过5013开关CT与5012开关CT流入#1主变。此时，5013开关CT的一次电流为负荷电流与励磁涌流的叠加，5012开关CT的一次电流为励磁涌流。励磁涌流的大小跟合闸时间（相位）和主变剩磁有很大关系，每次合闸送电励磁涌流都不一样。因此下面将从CT不同的暂态饱和度来分析主变差动保护误动的可能性，以及和应涌流引起差动保护误动的可能。

CT暂态饱和对主变差动保护的影响

在5013开关CT与5012开关CT均发生饱和或只有5013开关CT饱和的情况下，由于铁芯中剩磁不同等原因，其传变特性不一致。此时，饱和铁芯中的励磁电流不能完全抵消，虽然#2主变保护会产生差流，但差流中二次谐波含量较高【2】，因主变保护采用二次谐波制定，能可靠闭锁差动保护。此种情况下，用5012开关对#2主变送电不会引起#1主变差动保护误动。

局部暂态饱和对主变差动保护的影响

流过5013开关CT的一次电流为负荷电流与励磁涌流的叠加，其中非周期分量较大，随着时间的累积，铁芯磁通将逐渐接近或达到饱和点，并且由于工频负荷电流的影响，此时5013开关CT铁芯磁通就可能工作在饱和点附近的一个局部磁滞回环内，导致局部暂态饱和。此时，5013开关CT会含有较大的直流分量，并且完全偏于时间轴一侧，二次谐波含量较低。

对于5012开关CT，由于其一次电流中不含有工频负荷分量，因此不容易发生局部暂态饱和。此时，二次谐波制动判据有可能失效，导致#2主变保护误动事故的发生。

和应涌流对主变差动保护的影响

和应涌流产生的根本原因是相邻变压器空投时涌流的非周期分量流过系统电阻产生非周期电压，使正常运行变压器的磁链逐渐反向增大，最终达到反向饱和引起和应涌流。和应涌流与空投变压器的励磁涌流方向相反，偏向时间轴的另一侧，其峰值是逐渐增大再不断衰减，持续时间较长。和应涌流中非周期分量衰减慢，会使TA 发生暂态饱和，引起差流，二次谐波含量较小【3】。因此，传统采用二次谐波闭锁判据的比率差动保护可能会存在误动的情况。

结论

经过上面的分析得知，通过5012开关对#1主变送电，#2主变保护存在误动的可能。在110kV内桥接线的变电站已多次发生此类问题。虽然500kV变压器保护装置在保护原理上较110kV有所改进，110kV桥开关和进线开关电流一般先并接后再接入主变保护装置，500kV桥开关和进线开关电流分别接入保护保护装置，从原理上增加了比率差动制动量，减小了主变差动保护误动的概率，但并未从根本上解决二次谐波闭锁励磁涌流保护误动的可能。

500kV变压器分侧差动保护虽然不受励磁涌流和和应涌流的影响，但只能保护高中压侧，并不能保护主变三侧，分侧差动保护并不能取代二次谐波 制动的三侧差动保护，因此也解决不了主变二次谐波闭锁励磁涌流保护误动的可能。

近年来，我国220kV及以上变压器保护正确动作率整体在60%-85%之间【4】，因此我们应尽量避免用桥5012开关对主变送电的操作方式，改用进线开关对主变充电。

参考文献

【1】张纬钹，何金良，高玉明.过电压防护及绝缘配合.清华大学出版社，2002.

【2】黄少锋，谷君.内桥接线方式下变压器差动保护误动原因及防范措施.高电压技术，2011，31（12）：3-4.

【3】余高旺，毕大强，王志广，等. 变压器和应涌流现象及实例分析.电力系统自动化，2005 ，29 （6）：20-23.

【4】毛以军，徐习东，朱云祥.衢州电网励磁涌流、和应涌流特点及其对纵差保护影响的研究. 浙江大学学报，2008 ，01 （12）：1-2.