和應(yīng)涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響研究

陳　波

摘要：和應(yīng)涌流波形特征不明顯而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，很容易導(dǎo)致變壓器的涌流閉鎖環(huán)節(jié)失效，造成運(yùn)行變壓器誤動(dòng)作。文章主要基于此分析了和應(yīng)涌流產(chǎn)生的機(jī)理及其特征，并進(jìn)一步論述了應(yīng)涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響。

關(guān)鍵詞：和應(yīng)涌流 變壓器 差動(dòng)保護(hù)

引言

變壓器差動(dòng)保護(hù)的關(guān)鍵問題是如何鑒別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障，以往的研究大多是針對(duì)空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)變壓器本身的勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理、波形特征和變化特點(diǎn)進(jìn)行的，而未考慮并聯(lián)或級(jí)聯(lián)運(yùn)行中變壓器的和應(yīng)涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響。近年來(lái)，出現(xiàn)了多起空投變壓器導(dǎo)致相鄰變壓器或發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)誤動(dòng)的現(xiàn)象，該現(xiàn)象與變壓器的和應(yīng)涌流有關(guān)，文章基于此主要論述了和應(yīng)涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響。

1.變壓器和應(yīng)涌流產(chǎn)生機(jī)理及特征

在電網(wǎng)中臨近的并聯(lián)或串聯(lián)變壓器之間，已經(jīng)工作的變壓器由于其他變壓器的合閘也有可能產(chǎn)生涌流的現(xiàn)象，該涌流在合閘變壓器涌流持續(xù)一段時(shí)間后才產(chǎn)生，偏向時(shí)間軸的另一側(cè)，逐漸增大，達(dá)到最大值后又逐漸衰減這個(gè)涌流被稱為和應(yīng)涌流。該涌流波形特征不明顯且持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，容易導(dǎo)致變壓器的涌流閉鎖環(huán)節(jié)失效，造成運(yùn)行變壓器誤動(dòng)作。由于運(yùn)行變壓器本身沒有故障，并且誤動(dòng)是發(fā)生在相鄰變壓器空投完成較長(zhǎng)的一段時(shí)間后，所以很難查明誤動(dòng)原因，誤動(dòng)原因更具有隱蔽性。人們很早就發(fā)現(xiàn)了和應(yīng)涌流的現(xiàn)象，但不清楚為什么會(huì)產(chǎn)生此現(xiàn)象。因此有必要對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行更為深入的研究，揭示其本質(zhì)，分析其產(chǎn)生的機(jī)理和特點(diǎn)并提出有效的應(yīng)對(duì)措施防止其對(duì)保護(hù)的影響。

變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的根本原因是當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)，由于其磁鏈不能突變，從而產(chǎn)生非周期磁鏈，使得變壓器鐵芯飽和所致，下面從磁鏈變化的角度出發(fā)，對(duì)單臺(tái)變壓器空載合閘過(guò)程進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上研究和應(yīng)涌流的產(chǎn)生機(jī)理和特點(diǎn)。

正是由于系統(tǒng)電阻的存在，使得兩臺(tái)變壓器的磁鏈相互禍合，空投變壓器的勵(lì)磁涌流使公共母線上電壓產(chǎn)生非周期波動(dòng)，從而使得運(yùn)行變壓器中產(chǎn)生和應(yīng)涌流。和應(yīng)涌流的主要特點(diǎn)如下：(l)兩臺(tái)變壓器的涌流交替出現(xiàn)，方向相反，且不會(huì)重疊。(2)勵(lì)磁涌流的最大值發(fā)生在合閘后的很短時(shí)間內(nèi)，而和應(yīng)涌流的幅值是隨時(shí)間逐步增大到最大值，隨后又不斷衰減。(3)出現(xiàn)和應(yīng)涌流時(shí)，兩臺(tái)變壓器的相互作用使得涌流的衰減過(guò)程較單個(gè)變壓器合閘時(shí)要慢的多。(4)當(dāng)空載合閘變壓器勵(lì)磁涌流處于峰值附近時(shí)，母線電壓的瞬時(shí)值較低，此時(shí)不產(chǎn)生和應(yīng)涌流，當(dāng)勵(lì)磁涌流處于間斷期間，母線電壓瞬時(shí)值較高。運(yùn)行變壓器在母線電壓的直流分量和高電壓的共同作用下，將產(chǎn)生和應(yīng)涌流。

和應(yīng)涌流的產(chǎn)生及衰減過(guò)程受多方面因素的影響，例如，系統(tǒng)電阻，線路阻抗，空投變壓器剩磁，運(yùn)行變壓器二次負(fù)載等都會(huì)對(duì)和應(yīng)涌流產(chǎn)生影響，其形成也與許多因素有關(guān)，其本質(zhì)原因時(shí)合閘變壓器勵(lì)磁涌流流過(guò)系統(tǒng)電阻引起的電壓波動(dòng)造成的，而對(duì)于三相變壓器而言，運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)是否接地都可能引起和應(yīng)涌流。出現(xiàn)和應(yīng)涌流時(shí)，兩變壓器的相互作用使得涌流的衰減過(guò)程較單個(gè)變壓器合閘時(shí)要慢的多，非周期分量的長(zhǎng)期作用，容易引起電流互感器的暫態(tài)飽和，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。需要采取措施來(lái)防止這種情況引起的誤動(dòng)

2.和應(yīng)涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響

變壓器的勵(lì)磁涌流只流入變壓器接通電源的一側(cè)的繞組，對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)回路而言，勵(lì)磁涌流的存在就相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障時(shí)的短路電流，因此必領(lǐng)采取措施防止勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)，在實(shí)際應(yīng)用中主要利于二次諧波制動(dòng)判據(jù)，間斷角原理判據(jù)和波形對(duì)稱判據(jù)閉鎖變壓器差動(dòng)保護(hù)。這些方法對(duì)于單臺(tái)變壓器勵(lì)磁涌流是行之有效的，但對(duì)于和應(yīng)涌流則不同。

和應(yīng)涌流中的二次諧波成分并不是在和應(yīng)涌流最大的時(shí)候達(dá)到最大，而是隨著和應(yīng)涌流的衰減而增大，這樣在一定的條件下，差流中的基波分量可能大于差動(dòng)繼電器的整定值，而二次諧波分量可能小于諧波比率制動(dòng)系數(shù)，所以變壓器差動(dòng)保護(hù)有誤動(dòng)的可能。另一方面，理論分析和試驗(yàn)研究表明，和應(yīng)涌流中的非周期分量衰減非常緩慢，而非周期分量的長(zhǎng)時(shí)間作用，將有可能引起電流互感器的暫態(tài)保護(hù)，使兩側(cè)電流產(chǎn)生相位差，形成差流，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

對(duì)于二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)發(fā)生并聯(lián)和應(yīng)涌流時(shí)，此時(shí)和應(yīng)涌流只流過(guò)運(yùn)行變壓器的一次繞組，差動(dòng)中的二次諧波含量較大，保護(hù)誤動(dòng)的可能性較小。但是，當(dāng)發(fā)生串聯(lián)和應(yīng)涌流時(shí)，情況將有所不同。由于和應(yīng)涌流中的非周期分量衰減非常緩慢，而且其中二次諧波成分是隨著和應(yīng)涌流的衰減而增大，如果考慮到在此過(guò)程中運(yùn)行變壓器發(fā)生了不對(duì)稱內(nèi)部故障，則變壓器差動(dòng)保護(hù)將會(huì)因?yàn)槎沃C波制動(dòng)而拒動(dòng)。

和應(yīng)涌流除了會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)產(chǎn)生運(yùn)行外，還會(huì)引起變壓器的電流距離保護(hù)誤動(dòng)，因此應(yīng)采取相應(yīng)的防范措施。

(l)在滿足靈敏度要求的前提下，適當(dāng)提高發(fā)電機(jī)及變壓器差動(dòng)保護(hù)的定值，也是防止和應(yīng)涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的主要方法。

(2)盡量避免可能產(chǎn)生和應(yīng)涌流的運(yùn)行操作，在變壓器空載合閘時(shí)，可將運(yùn)行中的變壓器中性點(diǎn)拉開，減少兩臺(tái)變壓器通過(guò)公共母線的電壓禍合，以避免或減少出現(xiàn)和應(yīng)涌流的機(jī)會(huì)，防止保護(hù)的誤動(dòng)作。

(3)要根本解決問題還應(yīng)從改進(jìn)完善變壓器差動(dòng)保護(hù)原理方面著手，使保護(hù)具有識(shí)別和應(yīng)涌流的能力，對(duì)于采用二次諧波制動(dòng)原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)，要重點(diǎn)解決和應(yīng)涌流中的二次諧波分量不能可靠制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的問題。

3.結(jié)語(yǔ)

和應(yīng)涌流的產(chǎn)生及衰減過(guò)程受多方面因素的影響。例如，系統(tǒng)電阻，線路阻抗，空投變壓器剩磁，運(yùn)行變壓器二次負(fù)載等都會(huì)對(duì)和應(yīng)涌流產(chǎn)生影響，和應(yīng)涌流自身的特點(diǎn)使得和應(yīng)涌流對(duì)變壓器保護(hù)的影響具有隱蔽性和廣泛性，由其所引起的保護(hù)誤動(dòng)問題正逐漸引起人們的重視，并提出了相應(yīng)的保護(hù)防范措施。

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