Page 58 - 电力与能源2024年第四期

452 刘嘉宝，等：配网励磁涌流引起线路保护误动作的分析及处理

dϕ( t ) 达额定电流的 5～8 倍；与单个变压器不同，10 kV
dt 线路恢复供电时，电源通过架空线和电缆向线路
U 1 = U m sin (ωt + α) = i m R 1 + N 1 （1）
式中 U 1 —— 一 次 侧 电 压 ； U m —— 电 压 幅 值 ；
多个配电变压器进行供电，多个变压器所产生的
t——时间；ω——角频率，工况下 ω = 2πf= 100π；
励磁涌流叠加，且配变数量越多，励磁涌流的峰值
i
α——初相角； m——电流瞬时值；N 1——一次线
越大。根据往年的励磁涌流统计，10 kV 线路励
圈匝数； ϕ——绕组磁通量。
磁 涌 流 峰 值 约 为 所 有 配 变 额 定 电 流 总 和 的 2
在事故处理过程中，线路变压器送电时的初
～3 倍。
始状态不同，初始磁通也不同，其磁通方程为
3.2 故障波形偏向于坐标轴一侧。
t
ϕ = ϕ s + ϕ m cosαe - T - ϕ m cos ( ωt + α ) （2） 目前在上海市市北管辖范围内，110 kV 及以
式中 ϕ s —— 初 始 磁 通 ； ϕ m —— 额 定 磁 通 幅 值 ； 上级别变电站均安装了故障录波系统 ［12］ ，用于记

T——与电源电阻、变压器电阻、漏电感相关的时 录发生各类故障时的电流、电压波形及数据。故
间常数； -ϕ m cos ( ωt + α )——稳态磁通值。 障录波系统通常被作为对故障点进行判断和事故
从 式（2）可 以 看 出 ，铁 心 的 磁 通 由 3 部 分 组 处理的重要依据。通过故障录波系统的记录可以
成，分别是铁心的剩磁磁通、暂态磁通和稳态磁 发现，励磁涌流故障波形与正常情况下的两相短
通。α = 0 时，铁心的磁通最大，约为正常运行时 路、三相短路的故障波形有明显区别。市北 39 线
稳态磁通的 3 倍，这会导致铁心严重饱和，从而产 励磁涌流电流波形如图 3 所示。
生较大的励磁涌流，电流瞬间达到前加速过流保

护定值；当 α 为其他值时，磁通较小。
2.2 励磁涌流特点
配电网中变压器多为三相变压器，三相电流相
角相差 120°，送电瞬间 α A，α B，α C 不同，因而各相的
励磁涌流幅值也不同 ［11］ 。由于回路电阻的存在，线
路送电时励磁电流将随时间逐渐衰减，最后恢复到
正常的电流水平。线路励磁涌流衰减如图 2所示。 图 3 市北 39 线励磁涌流故障时的电流波形

由图 3 可以看出，市北 39 线故障电流 I B 和 I C
波形与图 2 所示的波形有较高的相似性，均呈非

周期性衰减，且偏向于坐标轴的一侧。
正常的三相过流与励磁涌流波形有明显的区
别，开关站 16 /66 线出现三相过流故障时的电流
波形如图 4 所示。

图 2 线路励磁涌流电流变化曲线

由图 2 可以看出，励磁涌流电流主要偏向于
坐标轴的一侧，且随时间衰减。然而，在实际线路
中，由于线路拓扑比较复杂，励磁涌流包含了大量
的谐波分量，其中以二次、四次谐波为主。

3 励磁涌流辨识依据 图 4 三相过流动作时的电流波形

3.1 励磁涌流峰值较大 由图 4 可以看出，发生三相过流故障时，三相
当单相单个变压器空载投入时，励磁涌流可 电流均匀分布在坐标轴两侧，基本为正弦波且波