某核电厂500kV主变压器压器剩磁问题分析

某核电厂500kV主变压器压器剩磁问题分析

赵永发刘希志纪雄飞贾辉李伟超陈伟王洵

(辽宁红沿河核电有限公司辽宁大连116000)

摘要：针对某核电厂500kV主变压器压器检修后空载合闸时跳闸实例分析，变压器直流电阻试验会在铁芯中产生剩磁，而剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流有重要影响。如何保证退磁达到最优，对空合大容量变压器有着重要的借鉴意义。

关键词：核电厂；主变压器压器；直流电阻测试；剩磁

1引言

某核电厂主变压器压器型号为DFP-420000/500TH，由特变电工沈阳变压器集团有限公司生产，每台机组由3个单相主变压器压器组成，将发电机出口电压由24kV升至535kV，通过500kV电网向外输送，接线组别为YNd11。与常规火电区别在于核电厂主变压器压器检修后通过电网进行空载合闸。按照《电力设备预防性试验规程》要求，大型变压器在大修后或运行1~3年及必要时要进行直流电阻试验[1]。然而直流电阻试验将在变压器铁芯中产生剩磁，剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流有重要影响。2号主变压器压器检修后投运时，主变压器零序差动保护动作，经分析认为是检修时直流电阻试验后消磁仪使用不当产生较大剩磁。结合本案例，本文就变压器剩磁相关技术问题进行探讨。

2实例介绍

2016年12月01日0时21分55秒，2号主变压器检修后空载合闸，0时21分55秒517毫秒合上2号主变压器压器500kV高压侧断路器后，0时21分55秒785毫秒主变压器零序差动保护A套跳闸动作出口，0时21分55秒856毫秒主变压器高压侧断路器跳闸，2号主变压器失电。500kV系统主接线为3/2接线方式。

2.1变压器保护装置事件记录时序见下图一所示：

图一主变压器保护装置事件记录时序图

2.2变压器保护装置波形

图二为主变压器A套保护装置内录波图，从波形可以看出主变压器高压侧A/B/C三相自产零序电流与主变压器中性点零序CT电流都是衰减的直流，在蓝色竖线处主变压器零序CT电流为负（原因为CT饱和），而主变压器高压侧自产零序电流为正，保护装置采集的零序差流值为0.11pu，零序差动保护动作设定值0.1pu，时间定值为0，零序差动保护采样值大于设定值，保护正确动作跳闸出口。

图二2号主变压器A套保护波形

2.3故障录波器波形

图三为主变压器零序差动保护动作时故障录波器的录波图，从波形可以看出主变压器高压侧A/B/C三相励磁涌流一次有效值约为3400A/1000A/4000A（CT变比为2000/1A），波形均偏向时间轴下侧，中性点电流值约3768A（CT变比为600/1A）。本次送电波形与历次主变压器检修后送电相比，励磁涌流中直流分量含量异常偏高，且波形均偏向于时间轴下侧。

图三2号机组故障录波器故障波形图

2.4一次设备检查情况

主变压器零序差动保护动作后，立即检查变压器一次设备，未发现异常。同时，增加了部分检查试验项目：油样检测、高压侧绝缘、高压侧套管介损、电容量检测、高压侧直阻测量、中性点套管耐压试验，结果均正常，确定变压器本体无异常。

2.5综合分析

综合一次检查情况、故障录波图、保护装置报文分析，主变压器直流电阻试验产生剩磁，空载送电时励磁涌流异常，造成主变压器零序差动保护动作出口。结合空载合闸对主变压器磁路有交变影响，可以减弱或消除剩磁，随后再次对2号主变压器压器进行空载合闸，运行正常。

3主变压器剩磁产生的原因

3.1变压器直流电阻测试

电力变压器进行直流电阻试验后会产生剩磁，剩磁的大小取决于变压器绕组通过的直流电流强度和时间。在进行直流电阻测试时，选取的电流档越高、充电时间越长，在变压器铁芯上剩磁量就越大，反之相反。

实例中主变压器定期检修时进行直流电阻测试，试验仪器是JYR系列直流电阻测试仪，变压器高压侧加5A的电流，低压侧加20A的电流，其他试验项目电流很小，可以忽略不计。

3.2变压器退磁

由于剩磁难以直接进行测量，变压器直流电阻试验以后的剩磁大小和极性难以知晓，因此在空合变压器之前，需要对变压器进行退磁处理。到目前为止，国内外普遍采用的变压器退磁方法主要有两种：（1）交流退磁法，退磁主要过程：在变压器低压侧加交流电压，高压中性点接地，缓慢升高电压至50%额定值，并保持5分钟后降至0，然后缓慢升高电压至100%额定电压，保持5分钟后缓慢降至0，然后切断电源，重复2~3次可达到完全消磁的目的。（2）直流退磁法，退磁主要过程：在变压器高压绕组两端正向、反向分别通入一个固定的直流电流，且正向、反向电流保持相同的时间，通常选取5~10分钟，之后逐渐减小电流，每次减少10%~15%，重复以上过程，直至电流减小到0.5A以下，此方法可以缩小磁滞回环，从而达到减小剩磁的目的。现场根据仪器情况，可选用5A、2A、1A电流档位依次进行正、反向反复冲击消磁。

实例中主变压器进行直流电阻测试之后首先使用YD-6105E退磁仪5A电流档进行退磁（直流退磁法），退磁仪输出波形如图四。

图四YD-6105E退磁仪手动退磁5A波形

随后使用JYR直流电阻测试仪自带退磁仪进行退磁（直流退磁法），第一个矩形波输出电流为50A，最后一个矩形波电流为8A，退磁仪波形如图五。

图五JYR直流电阻测试仪自带退磁仪波形

综上所述，JYR直流电阻测试仪自带的退磁仪输出初始电流为50A，终止电流为8A，远大于变压器高压绕组直流电阻测试电流5A，是主变压器剩磁产生的原因。

4减少剩磁的改进措施

1、对变压器退磁仪器进行检查和试验，使用示波器测量其输出波形是否满足要求。

2、在变压器直流电阻测试之前，使用6105E变压器退磁仪测试主变压器初始剩磁量。

3、在变压器绕组直流电阻测试时，规定电流流入的方向，使得3个单相变压器剩磁极性方向一致。

4、在变压器直流电阻测试之后，使用6105E变压器退磁仪测试主变压器剩磁量。

5、使用6105E变压器退磁仪在变压器高压绕组两端进行退磁。

6、变压器退磁结束后，使用6105E变压器退磁仪测试主变压器退磁后的剩磁量，并和直流电阻测试之前进行对比，确认已退磁。

下表为变压器检修时剩磁实际测量数据：从数据可以看出，直流电阻测试之后，变压器剩磁量较大，使用6105E变压器退磁仪退磁后，剩磁与变压器直流电阻测试之前接近，并且三相变压器剩磁大小和极性接近。采取上述改进措施后，空合变压器时，再未出现异常励磁涌流波形，检修后均一次送电成功。

5结论

大型变压器在直流电阻试验后会产生的剩磁，而剩磁对变压器空载合闸时的励磁涌流有重要影响，可能会造成差动保护误动作。通过分析，本文提出了减少剩磁的措施，通过数据对比间接反应出变压器剩磁大小和极性，对空合大容量变压器有着重要的借鉴意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国电力工业部DL/T596《电力设备预防性试验规程》

作者简介：

赵永发，（1986-），男，河北沧州人，工程师，主要从事高压设备检修、维护及管理工作。