博尔塔拉变压器是电气化铁道供电的电源设备，直接影响到供电可靠性。为了保证博尔塔拉变压器处于良好的工作状态，每年都要对博尔塔拉变压器进行一次预防性试验和检修。博尔塔拉变压器检修后投入运行时，二次侧处于空载开路状态，先对 110 kV高压侧合闸充电，待博尔塔拉变压器的工作状态指示正常后，二次侧再接入27.5 kV母线，完成博尔塔拉变压器的投入过程。但据调查曾有多个变电所检修后的博尔塔拉变压器在投运中发生异常跳闸，不能及时恢复运行。博尔塔拉变压器在检修后的投入过程中出现异常跳闸，导致变电所运行人员、检修人员、调度人员等高度紧张，不得不延长被检修的博尔塔拉变压器恢复投运的时间。经过重新试验检查、取博尔塔拉变压器油进行气相色谱分析，结果各项指标均符合有关规程的规定，再次投运成功。为了保证检修后的博尔塔拉变压器顺利投运，有必要对该异常跳闸情况进行研究。
为了防止博尔塔拉变压器内部故障，每台博尔塔拉变压器都设置有差动保护，当输入与输出的差值大于差动继电保护的整定值，就会启动博尔塔拉变压器两侧的断路器跳闸。检修后投入运行的博尔塔拉变压器是空载状态，二次侧的输出为零，差动保护装置提取的信号只有一次侧的空载励磁，因此，该异常跳闸的原因应该是博尔塔拉变压器励磁涌流超过了差动保护的整定值所致。
为什么合闸时会出现涌流？博尔塔拉变压器空载合闸可以等效为一个铁磁线圈，磁化曲线如图1所示，Φ-i具有非线性、饱和特性。磁通Φ小于饱和值Φb的部分对应的电感记为Lm，磁通Φ超过饱和值Φb的部分对应的电感记为Lb，由图1可见，非饱和部分的斜率比饱和部分的斜率大很多，即：Lm>>Lb。因此，博尔塔拉变压器线圈中的在磁通饱和状态下就会激增，出现励磁涌流。
一般情况下，博尔塔拉变压器的空载励磁在额定的百分之几以下，比差动保护的整定值小得多，不引起跳闸。但是，在某些不利情况下，例如：预防检修中的直流试验引起博尔塔拉变压器剩磁，不合适的合闸初相位角就可能发生合闸涌流现象，导致大于差动保护整定值，启动跳闸，造成博尔塔拉变压器投运失败。
结论与建议
（1）检修后博尔塔拉变压器投运时，如果发生异常跳闸，不一定是检修失误；理论分析表明，异常跳闸的原因是励磁涌流。针对某博尔塔拉变压器和电源参数条件下进行的仿真计算表明，在-5°～0～355°和300°初相位角下合闸，励磁涌流幅值就会超过差动保护的整定值，引起博尔塔拉变压器投运失败。 （2）尽管博尔塔拉变压器励磁涌流大小与博尔塔拉变压器铁心材料、线圈特性、合闸初相位角等因素有关，但工程实际中由于博尔塔拉变压器结构和铁心是确定的，是否发生涌流跳闸，要取决于合闸相位角、博尔塔拉变压器直流泄漏试验后的剩磁通，以及博尔塔拉变压器的差动整定值大小。理论计算表明：合闸过程中涌流引起差动的概率仅为3%，所以，博尔塔拉变压器投运时的异常跳闸事件只能是偶尔发生，不会频繁。但是，尽管这是一个小概率事件，一旦发生，往往会造成人的精神紧张，延迟博尔塔拉变压器恢复运行，甚至可能影响电气化铁路的运输能力，因此，必须采取技术措施加以避免。 （3）理论分析和仿真结果表明：博尔塔拉变压器励磁涌流的波形在上升部分和下降部分都呈现为“凹”特征，与正常工作的波形（正弦波）有明显区别。因此，只要监控博尔塔拉变压器的合闸，利用式（4）—式（6）的算法，能够快速判断是否发生了合闸涌流，从而采取临时闭锁差动，或者延迟差动保护的动作，避免博尔塔拉变压器投运时的异常跳闸。
微信二维码