合应涌流致核电机组重要负荷跳闸事件分析及对策

黄景昊+吴海杰+刘芳+郭景鸿

【摘 要】我厂厂用电6kV电机在相邻机组主变送电时，曾多次发生意外跳闸。通过本文分析，找出了跳闸原因为变压器和应涌流导致6kV电机三相电流不平衡保护误动跳闸。最后，介绍了我厂通过3个防范措施，彻底解决了因相邻机组主变送电导致6kV电机跳闸事件的发生。

【关键词】励磁涌流；和应涌流；三相不平衡

0 引言

和应涌流是当电网中空投一台变压器时，在相邻的并联或级联运行变压器中产生的。和应涌流在合闸变压器涌流持续一段时间后产生，该涌流波形特征不明显且持续时间很长，容易导致变压器的涌流闭锁环节失效，造成运行变压器保护误动作。另外，和应涌流也可能导致厂用电系统三相电压不平衡，导致厂用电机误跳闸。因此，需对和应涌流现象进行分析，并采取有效应对措施。

1 事件电厂主接线方式

海南核电1#、2#机组电气主接线采用发电机带出口断路器、主变压器高压侧接于3/2接线的220kV开关站、在发电机出口断路器的外侧直接与常规岛和核岛厂用变压器相连的主接线方式。海南核电的主发电机采用哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-660-2型汽轮发电机，主变压器由特变电衡阳变压器厂生产的单相容量为260MVA的分相式三相变压器，两台厂用变为三相分裂绕组变压器。

厂用电介绍：

我厂两台主变压器均由特变电工衡阳变压器有限公司生产，单相额定容量为260MVA，高压侧额定电流为1860.9A。我厂录波器所取主变高压侧电流信号由1/2GEV004TI采集，CT参数为：5P40，50VA，2500/1A。计算可得CT二次侧额定电流应为0.744A。

我厂单台机组6kV中压段母线包含：2段常规岛正常工作母线LGA、LGB，2段核岛正常工作母线LGC、LGD，2段核岛应急段工作母线LHA、LHB，2段公共工作母线9LGIA和9LGIB。其中核岛应急段由LGC和LGD供电，公共段9LGIA和9LGIB由常规岛和核岛正常工作母线交叉供电。

2 事件概述

2015年5月16日20：59，运行人员操作0GEW430JA给2号主变送电时，在冲击合闸过程中导致1号机组部分厂用设备跳闸，具体见表1。

3 厂用负荷跳闸原因分析

从事件发生序列判断，这次停电事件与2号主变冲击送电密切相关。根据运行反馈和电机保护动作情况，初步判断由于2号主变送电过程中励磁涌流导致220kV开关站母线电压波动并传导至1号机组厂用电6kV及380V侧，从而导致1号机组相关负载由于电压不平衡导致保护动作跳闸。

从随机性的角度判断两次冲击合闸的合闸角度都属于比较好的情况（最坏的情况下励磁涌流可以达到8～10In），对应的1号机6kV厂用电压的波动导致的三相电压不平衡达12%左右。从该情况可以判断导致1号机组电压波动虽然为2号机组冲击送电的励磁涌流所致，但是更多的是因为海南电网自身电压稳定性较低这一先天不足造成。

当单台变压器进行空载合闸时，由于其磁链不能突变，从而产生非周期磁链，使得励磁支路饱和，出现励磁涌流。涌流波形偏向时间轴一侧，具有间断角，在第1个周期达到最大值，以后慢慢衰减至稳态运行情况。

和应涌流是当电网中空投一台变压器时，在相邻的并联或级联运行变压器中产生的。和应涌流在合闸变压器涌流持续一段时间后产生，该涌流波形特征不明显且持续时间很长，容易导致变压器的涌流闭锁环节失效，造成运行变压器保护误动作。

4 应对措施

4.1 6kV电机保护应对措施

跳闸事件一发生后，为防止相关负荷再次跳闸，我厂维修人员采取临时修改相关电机开关综合保护继电器中相不平衡保护的时间定值，将运行电机的三相电流不平衡保护的△T定值，由原来的40s改为100s。但在第二次送电过程中1RRI001PO仍然跳闸。

三相电流不平衡保护的动作时间与电流大小成反时限特性，随三相电流不平衡度增加而缩短，加上1号机组合应涌流导致的母线电压波动持续时间较长，通过修改保护时间定值并不能完全避免该保护动作。因此，通过修改定值不能完全避免电机跳闸事件的发生。

4.2 380V电机保护应对措施

由于修改定值的措施并无法完全避免电机跳闸事件发生，我厂进一步研究决定，通过对1#的220kV升压站的边开关及中开关各增加一台涌流抑制器。涌流抑制器可通过控制合闸断路器的合闸相位，降低励磁涌流大小，缓解和应涌流的危害。

加装励磁涌流抑制器后，2015年8月20日我厂对主变压器再次进行了冲击试验。1号主变冲击过程中6kV断路器9LGIA110JA跳闸（0SAP403CO），跳闸原因为电流三相不平衡。

根据冲击时的录波图形可知，1号主变送电冲击过程，1号主变的励磁涌流最大值仅为0.434A（0.6倍额定电流），2号主变和应涌流最大值仅为0.078A（0.1倍额定电流左），9LGIA母线三相电压分别为56V、56V、52.9V，三相电压不平衡度大约为6%左右，较未安装励磁涌流抑制器时12%的不平衡度有所减低。虽然励磁涌流抑制器能有效降低励磁涌流的大小，但仍无法完全避免厂用电动机跳闸事件的发生。

4.3 降低合应涌流的措施

通过修改定值和加装励磁涌流抑制器的方法均无法完全避免励磁涌流导致厂用电机跳闸事件的发生。

我厂相关电气人员经进一步研究讨论决定，在进行1#主变冲击的时候，闭锁2#机6kV中压段电动机保护盘柜不平衡保护的出口，同理，冲击2#主变时进行1#中压段闭锁操作。

由于我厂中压段电动机盘柜均采用的是SPAM150C保护，只需要增加此部分功能压板即可实现闭锁操作。

通过相关压板改造之后，我厂目前已完全解决相邻机组主变送电时导致6kV电机跳闸事件的发生。

5 总结

我厂主变压器在送电过程时由于励磁涌流的存在，往往使相邻机组主变压器产生和应涌流，导致相邻机组6kV电机三相不平衡保护误动跳闸。文本通过电机跳闸保护信息和录波信息分析了6kV电机跳闸根本原因为电流三相不平衡保护误动。另外，我厂通过修改定值，加装励磁涌流抑制器，加装三相不平衡保护退出压板等措施，从根本上解决了因励磁涌流导致的6kV厂用电机跳闸这个棘手问题，最终提高了我厂机组的运行可靠性。

由于我厂还未并网发电，主变压器所带负荷只有部分厂用设备，并未满功率带载运行。根据文献资料，主变压器在送电时，由于励磁涌流的存在，经常会使相邻机组主变压器因差动保护，瓦斯保护误动作跳闸，这个问题在后续工作中需重点关注。

【参考文献】

[1]方大千.电机维修使用技术手册[M].机械工业出版社，2012，9.

[2]束洪春.变压器和应涌流分析[J].电力自动化设备，2006，10.

[责任编辑：许丽]