Page 66 - 电力与能源2023年第二期

160 方雨康，等：基于 10 kV 架空线合闸励磁涌流衰减特性的前加速过流保护整定调整方案

和 α=π 不利条件，按照励磁涌流为额定电流的 3
倍保守计算，合闸励磁电流将达到 1 425 A。当北
1 线前加速保护动作、开关跳闸后 0.7 s，三相一次
重合闸动作，此时反时限过流保护动作时间约为
1.5 s，由于励磁涌流衰减，继电器返回，保护不动
作；当北 1 线故障修复恢复送电时，前加速保护正

常投入，励磁涌流将导致前加速过流保护动作，开
图 5 北 1 线励磁涌流录波曲线
关跳闸，造成线路无法及时送电，给电网运行人员
有一定难度。由分析可以看出，配电网励磁涌流
造成很大的困扰。
虽然幅值可能比较大，引起前加速过流保护动作，
3 基于励磁涌流衰减特性的解决方案 但其具有良好的衰减特性。
对于 10 kV 架空线，按照目前典型的前加速过
3.1 励磁涌流衰减特性
流保护整定，当合闸励磁涌流达到保护动作值时，极
图 3 对变压器铁心磁化曲线特性进行简化处
有可能引起 10 kV 架空线保护误动作，对设备调度
理，在铁心饱和时，变压器励磁电感数值很小并保
运行造成干扰，严重影响用户快速恢复供电。
持恒定。
为了有效防止配电网励磁涌流导致 10 kV 架
根据式（5）以及电流与磁链的关系可以得到
空线前加速保护误动作，可合理延长前加速过流
铁心饱和励磁涌流的近似表达式：
保护动作时限。根据配电变压器励磁涌流的衰减
-t/τ
-ψ m cos ( ωt+ α )+( ψ r + ψ m cos α )e
i c ( t )= （6） 特性，前加速过流保护电流保持不变，将动作时限
L c
从式（5）和式（6）可以看出，励磁涌流与磁链 设置为 0.2 s，此时前加速过流保护将有效躲过励
类似，可分为强制分量和自由分量两个部分，可近 磁涌流的影响。
似认为励磁涌流强制分量仅与稳态工频磁链有 调 整 10 kV 架 空 线 前 加 速 过 流 保 护 动 作 时
限，不需要更新保护逻辑和购买新的设备，也不影
关，而自由分量则对应衰减的非周期磁链。
响与其他保护配合，便于运行人员使用和理解，从
开关合闸以后，随着磁链自由分量的衰减，励
实际工程改造的角度看，该方法是最简单且容易
L c
磁 电 流 也 要 衰 减 ，衰 减 时 间 常 数 均 为 τ = = 执行的解决方案。
R c
L s + L T
。当变压器饱和时，L T 迅速变得非常小， 4 结语
R s + R T
衰减时间常数 τ 也变得很小，衰减过程加快。与 基于实际工作中遇到的配电变压器励磁涌流引

高电压、大容量的主变压器相比，配电变压器电压 起 10 kV 架空线路前加速过流误动作的实际案例，
等级低、容量小，衰减时间常数 τ 更小，励磁涌流 通过建立多台配电变压器等效模型，推导配电变压
在几个周波后就可以达到稳态值 ［15］ 。 器励磁涌流的数学表达式，分析了馈线开关形成合
图 5 为 2021 年 7 月某日北 1 线故障修复送电 闸励磁涌流引起架空线前加速过流保护误动作的原
合闸时实际的故障录波曲线。从图 5 可以看出， 因，以及配电变压器励磁涌流的衰减特性，并通过配
北 1 线励磁涌流最大值超过 1 200 A，达到前加速 电网中实际励磁涌流的录波曲线加以验证。

过流保护定值；励磁涌流大约经过 4 个周波后衰 本文从实际工程改造简单易执行的角度，提
减接近至稳态值。 出了将 10 kV 架空线前加速过流保护动作时从 0 s
3.2 解决方案 调整为 0.2 s 的解决方案，可避免合闸励磁涌流的
在实际电网运行中，故障恢复送电时若开关 不利影响，有效缩短用户故障停电时间，提高供电
调整，依靠运行人员判断是否为励磁涌流造成的 可靠性。