摘 要：根据某电厂机组的实例可以看出，在大容量变压器本身没有剩磁的情况下，进行顺控并网、励磁开关合闸升压时，会增加励磁涌流产生的几率。此时产生的励磁涌流会导致发变组保护装置误动作，DCS装置误判断，延长机组启动的时间，应该采取必要的防范措施，确保机组安全、可靠启动。
关键词：励磁涌流；并网顺控；磁通变化率
某火力发电机组在长期备用后准备启动时，并网顺控过程中可能会在主变或高厂变处产生励磁涌流，导致并网顺控失败，主汽门关闭、励磁开关跳闸。一般在大容量变压器在操作过程中，特别在空载合闸，或者短路故障切除电压恢复时，可能会产生励磁涌流。在启机过程中出现励磁涌流，会导致DCS误判断和发变组保护装置误动作，造成汽轮机重新开主汽门、冲转，无形中增加煤耗，延长启机时间。本文以某电厂350MW机组实例为据，对发电机组在启机并网过程中遇到的问题进行分析，得到了相应的结论。
1 引言
某350MW火力发电厂多次出现在机组具备并网条件，启动并网顺控过程中，主断路器未合闸前，产生定子电流，并且由于定子电流超限，并网顺控程序终止、主汽门关闭、励磁开关跳闸的现象。
具体情况如下：
①发电机机端电流：IA=1.97kA, IB=2.06kA, IA=2.88kA
高厂变高压侧电流：IA=0.37kA, IB=0.41kA, IA=0.51kA
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原因分析：并网顺控中的逻辑，当定子电流IA,IB,IC中任一相电流大于1.2kA，同时主断路器在分位时，DCS报并网过程中定子电流超限，同时发出发电机并网顺控过程中参数异常信号，并终止并网顺控程序。
②11月14日06时49分26秒，发变组保护A、B屏发“厂变差流越限”告警信号，机组第一次并网失败。
保护A屏操作面板显示：
20**-11-14 06:49:26 264 ms 厂变差流越限告警
告警值：A相差流 Ia=0.944A
B相差流 Ib=0.976A
C相差流 Ic=0.679A
保护B屏操作面板显示：
20**-11-14 06:49:26 254ms 厂变差流越限告警
告警值：A相差流 Ia=0.945A
B相差流 Ib=0.989A
C相差流 Ic=0.678A
2 数据分析，可知
由DCS、保护柜、SIS上数据分析，可知保护柜报厂变差流越限告警时，主变高压侧开关并未合闸，工作开关仍在分闸位。正常情况下不会出现定子电流，且高厂变高压侧也不应该有电流更不会出现差流，即此时定子电流、高厂变高压侧电流均应该为零。且DCS显示的定子电流及高厂变高压侧电流均来自发变组变送器屏，经检查变送器接线良好无任何异常，发变组保护C柜没有瓦斯保护告警或动作信号。
同时，查看机组故障录波器的波形，可以发现发电机产生的定子电流和厂变产生的高压侧电流波形不规则，均有间断角，是明显的励磁涌流的波形形状。
且顺控失败后，经检查发电机和高厂变未发现有明显异常，立即进行第二次并网后告警信号消失，各项参数显示正常，并网成功。
综合以上情况分析，该电厂在机组励磁开关合闸升压过程中高厂变产生了励磁涌流，造成顺控并网失败。
3 励磁涌流的产生及特点
励磁涌流的发生，是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。励磁涌流是由于铁芯的磁饱和产生的，饱和越深，电抗越小，衰减越快。在不同的情况下会产生初始、电压复原及共振等不同程度的励磁涌流。励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的6～8倍。励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。
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励磁涌流的特点如下：
1）涌流含有数值很大的高次谐波分量（主要是二次和三次谐波），因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
2）励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。因此，在开始瞬间衰减很快，以后逐渐减慢，经0.5～1s后其值不超过（0.25～0.5）In。
3）一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。
4）励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8～10倍。当整定一台断路器控制一台变压器时，其速断可按变压器励磁电流来整定。
4 发电机励磁开关合闸后并网前产生励磁涌流的原因分析
该电厂出现并网顺控过程中由于定子电流的产生而使得程序中断的现象，多发生在机组长期备用，主变和高厂变等大容量变压器本身基本上已经没有剩磁的情况下。DCS并网顺控步序：
（1）指令：AVR投自动方式投入；（30s）反馈：AVR通道在自动调节方式；
（2）指令：励磁投入（60s）；反馈：励磁系统磁场开关合闸位置且励磁系统已启动且19kV＜发电机定子电压＜21kV，延时10s；
（3）指令：向DEH发同期请求信号（120s）；反馈：DEH同期允许（需DEH侧做自动判断）
（4）指令：投入自动准同期装置（30s）；反馈：同期装置无失电且无同期装置报警
（5）指令：启动自动准同期装置（180s）；反馈：220kV断路器合闸状态
（6）指令：延时3s退出自动准同期装置；反馈：同期装置失电状态或220kV断路器合闸状态延时30s。
即励磁开关合闸后，会在60s之内立即升压至98%（查R定值为19.6kV）。
这样就会导致主变、高厂变在没有剩磁的情况下，磁通发生剧烈变化，导致励磁涌流的产生，在发电机机端和厂变高压侧、主变低压侧产出定子电流，进而引起顺控并网失败，主汽门关闭、励磁开关跳闸。
5 防范措施
为了避免发电机组长期备用，主变、高厂变等大容量变压器没有剩磁的情况下进行并网顺控操作时，产生励磁涌流，导致启动失败，延长启机时间，增加煤耗，可以采取以下防范措施：
（1）发电机并网前，汽轮机冲转后转速达到3000转/分时，可以将AVR自动方式改为手动方式，进行升压（10%左右），稳定一段时间，为主变和高厂变等进行“充磁”，减小励磁涌流产生的几率，然后再改为自动方式进行升压。
（2）发电机并网前，汽轮机冲转后，进行顺控并网，将自动升压的时间增加，使得励磁磁通变化率降低，减小励磁涌流产生的几率。
6 结语
对本次事件的研究和分析表明，在大型发电机组并网顺控过程中，若大容量变压器本身没有剩磁的情况下，进行励磁开关合闸升压时，会增加励磁涌流产生的几率。虽然这个励磁涌流在正常情况下，对变压器本身并没有什么危害，但是它可能会导致发变组保护装置误动作，DCS装置误判断，延长机组启动的时间，我们应该尽量避免此类情况的发生，确保机组的安全稳定运行。
威海-（7月12日～13日）关于召开“2017火电厂脱硫废水零排放技术交流研讨会”的通知
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