變壓器保護(hù)勵(lì)磁涌流探討

陳 勇

（攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，如圖1:

設(shè)系統(tǒng)電壓

圖1 勵(lì)磁涌流原理圖

合閘瞬間在變壓器鐵芯中產(chǎn)生的磁通:

Φ＝Φmsinwt，馬上進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，沒(méi)有勵(lì)磁涌流。

（2）t＝0，a＝0時(shí)合閘:

此時(shí)勵(lì)磁電流if可達(dá)額定勵(lì)磁電流100倍，即:

而額定勵(lì)磁電流約等于額定電流的3%，即:

所以:if＝3iN。

而這是在變壓器沒(méi)有剩磁的理想情況下推出的結(jié)論，如果變壓器有剩磁時(shí)合閘，勵(lì)磁涌流會(huì)更大，可達(dá)10倍額定電流。

當(dāng)空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流只出現(xiàn)在高壓側(cè)，這樣會(huì)產(chǎn)生很大的差動(dòng)電流，引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

圖2 變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理

2 勵(lì)磁涌流識(shí)別方法:波形識(shí)別

3 勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響及以往解決措施

（1）利用勵(lì)磁涌流中的非周期分量使繼電器鐵芯飽和，自動(dòng)地提高保護(hù)的動(dòng)作電流，如過(guò)去用速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器。

（2）利用延時(shí)動(dòng)作或提高保護(hù)動(dòng)作值來(lái)躲過(guò)勵(lì)磁涌流。但前者失去了速動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，后者降低了保護(hù)動(dòng)作的靈敏度。

（3）用短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別來(lái)躲過(guò)勵(lì)磁涌流。

3.1 變壓器保護(hù)的勵(lì)磁涌流判據(jù)

3.1.1 差動(dòng)保護(hù)二次電流調(diào)整

目前國(guó)內(nèi)外的變壓器差動(dòng)保護(hù)都采用Y－＞Δ變換調(diào)整變壓器差動(dòng)各側(cè)TA二次電流相位。經(jīng)過(guò)深入研究與實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)采用Δ－＞Y變換調(diào)整變壓器差動(dòng)各側(cè)TA二次電流相位更為合理。

主變保護(hù)裝置的勵(lì)磁涌流判據(jù)可采用分相閉鎖原理。這種方法有利于加快變壓器區(qū)內(nèi)故障的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作速度，尤其是空投主變時(shí)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的裝置中，空投于匝間故障變壓器時(shí)，這一保護(hù)已有多次快速動(dòng)作記錄。并且從錄波分析來(lái)看，如果采用“或”制動(dòng)的涌流閉鎖方式將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不能開(kāi)放差動(dòng)保護(hù)。

3.1.2 變壓器保護(hù)勵(lì)磁涌流判據(jù)

由于剩磁等因素影響，勵(lì)磁電流中可能有直流分量，它保持偏于時(shí)間軸的一側(cè)，而勵(lì)磁電流偏于時(shí)間軸一側(cè)的這一特點(diǎn)使磁通對(duì)勵(lì)磁電流變化的磁滯回線不與坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)稱，因此勵(lì)磁阻抗在勵(lì)磁電流正、負(fù)半周是不對(duì)稱的，這就意味著勵(lì)磁電流含有一定分量的偶次諧波分量。但若沒(méi)有直流分量，磁通中隨勵(lì)磁電流變化的磁滯回線對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)相對(duì)稱，即使磁通進(jìn)入飽和區(qū)，勵(lì)磁電流的波形也因出現(xiàn)一定分量的奇次諧波分量而發(fā)生畸變。

保護(hù)裝置中的差動(dòng)保護(hù)會(huì)設(shè)有兩種勵(lì)磁涌流閉鎖原理。第一種是采用三相差電流中的二次、三次諧波的含量即諧波制動(dòng)來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流；第二種是利用波形畸變識(shí)別勵(lì)磁涌流。當(dāng)三相中某一相被判別為勵(lì)磁涌流，只閉鎖該相比率差動(dòng)元件。

3.1.3 增強(qiáng)變壓器保護(hù)勵(lì)磁涌流識(shí)別能力的新判據(jù)

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的變壓器大多采用了磁化特性較”硬”的鐵芯材料，這些變壓器在空充時(shí)差電流中的諧波含量常低于傳統(tǒng)的變壓器。并且從現(xiàn)場(chǎng)反饋的情況看，投運(yùn)前主變進(jìn)行高壓試驗(yàn)（特別是測(cè)量直阻）后會(huì)給變壓器鐵芯帶來(lái)較為嚴(yán)重的剩磁，往往在這種情況下空投主變時(shí)二次諧波含量過(guò)低，這就對(duì)勵(lì)磁涌流識(shí)別方法提出了新的要求，僅僅依靠單一的二次諧波含量判據(jù)是難以在空充時(shí)正確閉鎖差動(dòng)保護(hù)的。

在進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上，變壓器保護(hù)在二次諧波涌流判據(jù)上增加了以下功能:

（1）涌流浮動(dòng)門(mén)檻定值功能。投入該功能的情況下，空充變壓器過(guò)程中，保護(hù)自適應(yīng)的采用浮動(dòng)的勵(lì)磁涌流二次諧波閉鎖定值，即首先降低諧波閉鎖定值，然后隨時(shí)間逐步向用戶整定的定值靠近。

首先，商務(wù)英語(yǔ)大都應(yīng)用在商務(wù)貿(mào)易中，平常交流中很少使用，經(jīng)濟(jì)貿(mào)易談判中，談判必須以自身企業(yè)為出發(fā)點(diǎn)，給本企業(yè)謀取利益。在農(nóng)產(chǎn)品對(duì)外貿(mào)易中，所用的詞匯和語(yǔ)法都要和農(nóng)產(chǎn)品結(jié)合起來(lái)，也要圍繞著農(nóng)產(chǎn)品交易進(jìn)行合作，談判都是以農(nóng)產(chǎn)品為背景進(jìn)行的。

（2）諧波趨勢(shì)判據(jù)。大量數(shù)據(jù)分析表明，空投變壓器時(shí)，二次諧波含量存在一個(gè)逐漸上升的趨勢(shì)，通過(guò)算法來(lái)捕捉這個(gè)趨勢(shì)，如果滿足條件則認(rèn)為是勵(lì)磁涌流。

（3）涌流循環(huán)閉鎖功能。在兩相差電流二次諧波含量較高的情況下，對(duì)差動(dòng)保護(hù)閉鎖一段時(shí)間，提高裝置躲避勵(lì)磁涌流能力；同時(shí)空投于輕微故障情況下循環(huán)閉鎖功能起作用情況下也不會(huì)過(guò)多的增加保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

勵(lì)磁涌流識(shí)別的難點(diǎn)在于“勵(lì)磁涌流的識(shí)別”和“空投于內(nèi)部故障變壓器情況下要求保護(hù)快速跳閘”是一對(duì)互相矛盾的存在，現(xiàn)場(chǎng)和動(dòng)模大量數(shù)據(jù)表明:

（1）某些正常變壓器勵(lì)磁涌流情況下的二次諧波含量常常比空投到內(nèi)部故障下的變壓器二次諧波含量還要低；

（2）曾出現(xiàn)過(guò)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，二次諧波含量較高的情況。

針對(duì)以上勵(lì)磁涌流波形和故障波形的特征比較相近的情況，保護(hù)裝置采用的勵(lì)磁涌流判據(jù)必須非?？煽?。如果片面追求提高差動(dòng)保護(hù)的勵(lì)磁涌流閉鎖能力，將很可能導(dǎo)致空充于故障變壓器時(shí)差動(dòng)保護(hù)長(zhǎng)時(shí)間不能動(dòng)作，或者可能出現(xiàn)由于TA飽和導(dǎo)致勵(lì)磁涌流判據(jù)閉鎖差動(dòng)保護(hù)、而引起的內(nèi)部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的事故。

根據(jù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)全國(guó)500kV變壓器空充情況下，由于躲避勵(lì)磁涌流失敗導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的情況極少，但在官?gòu)d變的750kV變壓器出現(xiàn)了兩次空投C相差電流二次諧波含量極低的情況，導(dǎo)致了保護(hù)躲避勵(lì)磁涌流失敗。在差電流二次諧波含量如此低（1%～2%），并且在一段時(shí)間之內(nèi)基本不發(fā)生變化的情況下是否需要采取很強(qiáng)的閉鎖措施來(lái)閉鎖保護(hù)是一個(gè)需要仔細(xì)商榷的問(wèn)題。

4 判斷變壓器是否存在故障的方法

獲取裝置中的錄波數(shù)據(jù)后，一般可以從以下幾個(gè)方面推測(cè)變壓器是否存在內(nèi)部故障:

（1）電壓是否有明顯的跌落或者波形畸變，如果存在，變壓器故障的可能性較大。

（2）差電流中的二次諧波含量在空充情況下是否隨著時(shí)間推移有所增加，如果增加，一般為正常變壓器空充。（這種方法僅在空充初始時(shí)刻某一相差電流諧波含量較小的情況適用）。

（3）三相勵(lì)磁涌流的幅值差異是否較大，如果是，則發(fā)生的故障可能性較大。

（4）涌流的幅值是否較大，如果是，則發(fā)生故障的可能性較大。以上幾點(diǎn)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出的，由于保護(hù)裝置錄取的波形不一定能完全反映變壓器的實(shí)際狀況，最可靠的方法還是對(duì)變壓器本體的油樣進(jìn)行分析。

［1］周鶴良.電氣工程師手冊(cè)［M］.中國(guó)電力出版社，2008.

［2］劉介才.工廠供電［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］楊紅.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)［M］.西南交通大學(xué)出版社，2009.