和應涌流對大型變壓器微機保護的影響與應對策略分析

摘 要：近些年來，產(chǎn)生了非常多的變壓器差動保護可能誤動的新狀況，就是說一臺變壓器出現(xiàn)合閘空載情況時，造成相鄰的正在工作的變壓器差動保護誤動，也被稱之為和應涌流現(xiàn)象，此現(xiàn)象直接威脅著主設備的運行安全。文章根據(jù)這個情況，主要分析了和應涌流原理、特點，和應涌流對大型變壓器微機保護的影響，以及應對差動保護誤動所應采取的措施。

關鍵詞：和應涌流；變壓器；差動保護

中圖分類號：TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0118-02

大型變壓器在電力系統(tǒng)中屬于非常重要的電氣設備，它能否安全操作運行，直接關系到整個電力系統(tǒng)是否保證穩(wěn)定持續(xù)工作。長時間以來，變電器中的差動保護始終屬于電量的主保護，近些年來，和應涌流造成大型變壓器差動保護出現(xiàn)誤動的現(xiàn)象時有發(fā)生，人們越來越關注和應涌流問題，這也是本文研究的重要意義。

1 和應涌流分析

1.1 產(chǎn)生和應涌流的原理

根據(jù)圖1（a）中表示的并聯(lián)變壓器的狀況分析，設定運行變壓器空載，則產(chǎn)生和應涌流的過程：合閘變壓器沒有實施空投時，運行變壓器工作正常，沒有出現(xiàn)偏磁，側線電流是負荷正常的電流。合閘變壓器實施空投以后，出現(xiàn)了勵磁涌流，這時候運行變壓器并沒有出現(xiàn)飽和，運行變壓器為空載。經(jīng)過磁鏈方程綜合，并考慮各個物理量具備特點，利用周期積分獲得運行變壓器和合閘變壓器的偏磁：△Ψ1=-rs2πi2f，△Ψ2=-（rs+r2）2πi2f，其中非周期量是i2f。通過分析可知，造成運行變壓器產(chǎn)生偏磁的主要原因是在電阻系統(tǒng)上非周期量產(chǎn)生的降壓，偏磁△Ψ1和△Ψ2具有的變化趨勢相同，伴隨著不斷累積的△Ψ2，合閘變壓器出現(xiàn)的磁鏈會逐步減小，因而將呈現(xiàn)勵磁涌流衰減現(xiàn)象。因此，△Ψ1和△Ψ2具有相同的變化規(guī)律，當合閘變壓器出現(xiàn)飽和時，運行變壓器并沒有飽和，只會產(chǎn)生負向上的飽和。因此，和應涌流的產(chǎn)生，必定是在相鄰的變壓器出現(xiàn)合閘現(xiàn)象的若干個周期以后。

1.2 和應涌流的特點

在初始合閘相同的情況下，存在有和應用較無和應用時，空載合閘的變壓器會表現(xiàn)出比較緩慢的勵磁涌流。通過分析，我們能夠得出，無和應用發(fā)生時，勵磁涌流會產(chǎn)生比較快的衰減，產(chǎn)生有和應用時，表現(xiàn)出比較慢的衰減，可是勵磁涌流表現(xiàn)的幅值最大化是相同的。

勵磁涌流出現(xiàn)最大值是在第一個周期，之后恢復至穩(wěn)定狀態(tài)，在幾周期合閘之后出現(xiàn)和應涌流，幅值表現(xiàn)出首先增大之后減小，衰減速度相較于一般涌流緩慢較多。當合閘變壓器正處于峰值涌流時，母線表現(xiàn)的電壓會在瞬間降低，這時候不會出現(xiàn)和應涌流，當勵磁涌流正處于間斷時期，運行變壓器在直流勵磁與較高電壓的情況下，會出現(xiàn)和應涌流。因此，和應涌流與勵磁涌流擁有嫌煩的峰值，同時在時間上出現(xiàn)交錯，不會產(chǎn)生重疊。

2 和應涌流對大型變壓器微機保護的影響

當一臺或是多臺變壓器產(chǎn)生合閘時，其與運行正常變壓器串聯(lián)或是并聯(lián)過程中會產(chǎn)生和應涌流。即使和應涌流自身具備了同變壓器單臺勵磁涌流類似的特點，可是因為其具有了十分緩慢的衰減速度以及其他的特征，致使和應涌流產(chǎn)生之后對變壓器危機保護帶來了影響，進而引起了差動保護可能誤動。

差動保護因具有簡單的動作原理，較高的靈敏度，始終被認為是保護變壓器的主力，可是在實際操作中卻因為一系列不明原因多次產(chǎn)生誤動，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生是否與和應涌流存在關聯(lián)，以下是來自幾個方面的分析。

發(fā)生和應涌流時，不管發(fā)生的是并聯(lián)狀況還是串聯(lián)狀況，針對于變壓器合閘來說，同變壓器普通的合閘相同，僅在一側出現(xiàn)電流，其差流就是勵磁涌流自身?？墒轻槍\行的變壓器來講，情況則是明顯不同，假定這里的運行變壓器正處于空載操作，以單相實施為例進行分析。

①對于運行變壓器產(chǎn)生的串聯(lián)，其差流狀況類似于和應涌流并聯(lián)變壓器運行，因為變壓器保護自身具備的勵磁電流，所以出現(xiàn)了不同的制動電流，主要是因為在時間上存在著相反極性的操作，所以，制動電流在串聯(lián)時要明顯比并聯(lián)時大，這種情況有利于差動保護。

②合閘變壓器一次側涌流才表現(xiàn)的波形特點同一般變壓器實施合閘操作時出現(xiàn)的勵磁涌流并沒有顯著的不同，僅僅是變慢了衰減速度而已，因此對勵磁涌流鑒別的現(xiàn)存方法依然能夠使用。在運行變壓器產(chǎn)生的和應涌流，從其產(chǎn)生的本質(zhì)分析也是因為偏磁致使變壓器飽和引發(fā)的，多以電流一次的波形特點同勵磁涌流并沒有顯著的差異。同時因為和應涌流產(chǎn)生的間斷角比180°小，判據(jù)勵磁涌流操作條件相較于一般的合閘變壓器具備的勵磁涌流更加良好，易于辨別。

③和應涌流出現(xiàn)并聯(lián)時，根據(jù)運行變壓器產(chǎn)生的涌流波形能夠獲知，雖然和應涌流具備的幅值表現(xiàn)出先增大后減小的現(xiàn)象，可是始終比較高的是諧波二次的含量，并且起伏情況不明顯，僅僅是伴隨著飽和變壓器的變化程度而變化。因此，假如電流互感器能夠對測電流實施正確轉變的話，產(chǎn)生的和應涌流并不能對檢測差動保護中的涌流操作造成直接性的影響。

④出現(xiàn)和應涌流，造成變壓器中衰減涌流的速度減慢，更加容易形成相應變壓器對應側的飽和，隨之增加的還有飽和的嚴重性。因為和應涌流并聯(lián)時合閘與運行變壓器表現(xiàn)出了相似的特點，涌流僅存在一側，由于衰減速度減慢造成了更急嚴重的飽和現(xiàn)象，進而造成差流波形產(chǎn)生比較嚴重的形變，間斷角完全消失，對其諧波進一步分析說明：二次諧波含量在一般情況下不會出現(xiàn)下降的情況，因此不會影響到二次諧波的制動原理。可是因為鑒別涌流原理存在著比較敏感的飽和，會存在著不利的影響。

在具體操作中，變壓器的一些保護設置為了能夠提升內(nèi)部變壓器動作故障的較快速度，在對變壓器檢測存在負荷電壓和電流時會出現(xiàn)涌流制動的退出操作。這樣在變壓器操作時出現(xiàn)的和應涌流極易存在誤動。

3 應對差動保護誤動的措施

經(jīng)過分析，長期作用于和應涌流中的非周期分量造成的局部電流互感器的飽和暫態(tài)以及降低的二次諧波含量差流是差動保護誤動出現(xiàn)的重要因素。因此需要采取對應的措施進行有效防范。

①為了有效避免互感器出現(xiàn)電流的暫態(tài)飽和，可以在情況允許時將TA的P級更替為TP級。可是由于現(xiàn)場條件出現(xiàn)的制約，實現(xiàn)這種方法比較困難。因此可以在保護設備中添加較慢非周期分量衰減的局部調(diào)流互感器飽和暫態(tài)判據(jù)。

②在靈敏度符合要求的情況下，對于變壓器產(chǎn)生的差動保護數(shù)值可以適當?shù)奶岣撸@個辦法也能夠有效的防止和應涌流引發(fā)的差動保護出現(xiàn)的誤動。這個措施在我國一些大壩發(fā)電廠中應用，經(jīng)過實踐具有良好的效果。

③盡可能避免出現(xiàn)和應涌流的操作運行，變壓器發(fā)生合閘空載時，工作中的變壓器可拉開其中性點，盡量減少兩個變壓器之間利用公共母線產(chǎn)生過的耦合電壓，以便能夠有效避免或是盡可能減少和應涌流操作，防止出現(xiàn)保護誤動?？墒遣捎眠@個方法需要考慮過電壓器對變壓器產(chǎn)生的損害。

④要想對和應涌流產(chǎn)生的差動保護可能誤動現(xiàn)象根本解決，主要有兩種方法：一是不再使用差動保護的方法，尋找一種更加可靠的保護方式，進而避免涌流存在的問題，比如保護變壓器模型的原理，基本上能夠擺脫涌流和過勵磁電流造成的影響；另一個是不斷完善差保護，使其對于和應涌流有識別的能力。

4 結 語

經(jīng)過對和應涌流產(chǎn)生原理的分析，說明和應涌流的產(chǎn)生于勵磁涌流在本質(zhì)上存在相同點，具有類似的波形特點。文章探討了出現(xiàn)差動保護誤動的主要原因，并且提出了一些列的應對措施，可為相關工作者提供參考。

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