陳炎

　　福建省萬維新能源電力有限公司 福建福州 350003

　　摘要：變壓器在整個(gè)電網(wǎng)中處于核心的地位，但是價(jià)格高昂的大型變壓器在日常工作中有可能發(fā)生各項(xiàng)故障，一旦發(fā)生故障大型變壓器缺乏替代措施就給帶來嚴(yán)重的損失。當(dāng)前，只能用具有極高的靈敏性和選擇性的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的方法來預(yù)防和保護(hù)變壓器發(fā)生故障，然而，仍舊遇到很多的困難。

　　關(guān)鍵詞：變壓器 勵(lì)磁涌流 電力系統(tǒng)

　　在電力系統(tǒng)中變壓器在整個(gè)電網(wǎng)中處于核心的地位，有著不可或缺的重要地位。但是價(jià)格高昂的大型變壓器在日常工作中有可能發(fā)生各項(xiàng)故障，一旦發(fā)生故障大型變壓器缺乏替代措施就給帶來嚴(yán)重的損失。當(dāng)前，只能用具有極高的靈敏性和選擇性的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的方法來預(yù)防和保護(hù)變壓器發(fā)生故障，然而，仍舊遇到很多的困難。勵(lì)磁涌流是一種暫態(tài)過程，指外部故障切除或者變壓器空載投入時(shí)電壓得以恢復(fù)。出現(xiàn)高達(dá)6-8倍的勵(lì)磁電流，它也是一種能夠使變壓器電源測(cè)電流互感器傳到二次側(cè)的暫態(tài)不平衡電流。而類似這種可流入差動(dòng)回路的情況往往會(huì)導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的發(fā)生。介于此，分析研究勵(lì)磁涌流是如何發(fā)生及發(fā)生時(shí)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響和解決方案是非常有必要的。

　　一、變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生及特點(diǎn)

　　變壓器勵(lì)磁“涌流”現(xiàn)象是由于電源接通后變壓器電壓變動(dòng)產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。具體可分為勵(lì)磁起始涌流、電壓恢復(fù)涌流、共振涌流這三種現(xiàn)象，它們的產(chǎn)生均是由不同電壓變動(dòng)就會(huì)造成程度不同的變壓器勵(lì)磁涌流現(xiàn)象。

　　1.1勵(lì)磁起始涌流

　　上面介紹的勵(lì)磁起始涌流是指電力系統(tǒng)在變壓器開始運(yùn)行是進(jìn)入的瞬態(tài)性的勵(lì)磁電流。而即使電力系統(tǒng)被切除，變壓器運(yùn)行也停止。勵(lì)磁電流也同時(shí)為零時(shí)，其鐵心中的磁通也并不是瞬間歸零的，而是有一段剩磁值，如果變壓器再次通電時(shí)其磁值恰在磁通波形的最低谷，而剩磁ΦR為正值，那么這時(shí)變壓器產(chǎn)生的磁通波形便不會(huì)從負(fù)最大值(-Φmax)開始，而是由剩磁ΦR開始。在這種情況下，變壓器才會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)勵(lì)磁涌流，而且有很大的瞬態(tài)沖擊現(xiàn)象。

　　1.2電壓恢復(fù)涌流

　　在清除變壓器的外部故障時(shí)，變壓器排除故障接通電流，電壓恢復(fù)正常值的過程中產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流稱為電壓恢復(fù)涌流。通常情況下的電壓恢復(fù)涌流不如勵(lì)磁起始涌流嚴(yán)重，這是因?yàn)樽儔浩魍獠堪l(fā)生故障時(shí)所產(chǎn)生的電壓均要小于變壓器本身所設(shè)定的額定電壓造成的。

　　1.3共振勵(lì)磁涌流

　　變壓器已經(jīng)接通電源正常供電。此時(shí)假設(shè)并聯(lián)變壓器，在我們假設(shè)其出現(xiàn)故障，用關(guān)閉斷路器斷電的瞬間就可以看到變壓器上有勵(lì)磁起始涌流產(chǎn)生，而且總電流的波形一直處于正值部分。這樣因?yàn)橥ㄟ^變壓器電壓的降落而引起的勵(lì)磁涌流的變化，就會(huì)引起該地區(qū)電壓的變化波動(dòng)。這樣的變化同樣也會(huì)引起另一變壓器發(fā)生電壓恢復(fù)涌流現(xiàn)象，而其電流波形總是處于負(fù)值部分。由此可以看出，變壓器產(chǎn)生的勵(lì)磁起始涌流與該地區(qū)電壓變動(dòng)的趨勢(shì)是正好相反的，但是變壓器B的電壓恢復(fù)涌流趨勢(shì)卻與該地區(qū)的電壓趨勢(shì)相同。此時(shí)，變壓器A、B產(chǎn)生的兩個(gè)勵(lì)磁電流的總和統(tǒng)稱為共振勵(lì)磁涌流。

　　綜上所述，變壓器容量、系統(tǒng)容量、電源至變壓器間系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)(L/R)值等是影響三種變壓器勵(lì)磁涌流瞬時(shí)尖峰值及持續(xù)時(shí)間的因素。在一般情況下，勵(lì)磁涌流瞬時(shí)尖峰時(shí)刻引起的變壓器額定電流值高達(dá)8~30倍，如果不采取必要的保護(hù)及抗干擾措施，在勵(lì)磁涌流瞬時(shí)尖峰時(shí)刻引起的變壓器額定電流值高達(dá)8~30倍時(shí)，一定會(huì)因襲變壓器的誤動(dòng)，造成停電。以下我們將重點(diǎn)研究解決變壓器保護(hù)勵(lì)磁涌流這一問題。

　　二、勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響分析

　　首先，變壓器空載合閘和外部故障被切除后恢復(fù)供電時(shí)所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流是造成變壓器誤動(dòng)的主要原因，其產(chǎn)生的影響也最為嚴(yán)重。造成這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)：第一是勵(lì)磁電流瞬間高出變壓器額定電流的幾倍或者幾十倍，第二是勵(lì)磁電流流過變壓器的電源測(cè)時(shí)，因?yàn)殚_路而造成負(fù)荷側(cè)沒有電流。在這種情況下，如果差動(dòng)保護(hù)無法避免這一流入差動(dòng)回路的強(qiáng)勵(lì)磁涌流就會(huì)誤動(dòng)。其次，二次或更高次諧波電流通過使涌流原件錯(cuò)誤判斷為勵(lì)磁涌流，致使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或延遲動(dòng)作也會(huì)造成變壓器的嚴(yán)重?fù)p壞。這是由于超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路或超高壓電纜對(duì)地電容、大容量的無功補(bǔ)償電容，而使變壓器內(nèi)部瞬間短路，且短路電流發(fā)生變化造成的。再次，造成差動(dòng)保護(hù)延緩的原因還有內(nèi)部已有故障的變壓器空載投入這種情況。

　　三、解決方法

　　一是二次諧波制動(dòng)法。像南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9671C型、RCS-978型、CSC-326型變壓器差動(dòng)保護(hù)這樣，要想取得能夠及時(shí)有效閉鎖差動(dòng)保護(hù)、防止保護(hù)誤動(dòng)的成果，準(zhǔn)確判斷出勵(lì)磁涌流的存在與否，只能通過差動(dòng)電流中的二次諧波與基波模值比(二次諧波制動(dòng)比)及檢測(cè)三相差動(dòng)電流中二次諧波含量的大小這種方法，一般說來，取0.15-0.2是次諧波的制動(dòng)系數(shù)。

　　二是間斷角原理制動(dòng)法。像南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9673C型變壓器差動(dòng)保護(hù)，就是利用勵(lì)磁涌流波形有較大間斷角的特征，通過檢測(cè)差流間斷角的大小實(shí)現(xiàn)鑒別涌流的目的。其實(shí)，不論是非對(duì)稱性涌流(向時(shí)間軸一側(cè))，還是對(duì)稱性涌流對(duì)于便器的勵(lì)磁涌流來說都存在這明顯的間斷性特征。60-65度是通常情況下的間斷角度。

　　三是波形對(duì)稱原理制動(dòng)法。像南京南瑞繼電保護(hù)電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9673C型、RCS-978型變壓器差動(dòng)保護(hù)。就是根據(jù)差電流的前半波與后半波的對(duì)稱比較結(jié)果來判斷勵(lì)磁涌流的發(fā)生與否。

　　四、結(jié)論

　　在實(shí)際操作過程中，勵(lì)磁涌流至始至終都是存在的，因此應(yīng)用差動(dòng)保護(hù)變壓器的方法也是具有極大的局限性，為了更好的解決這一問題，許多廠家在此基礎(chǔ)上又運(yùn)用了二次諧波、五次諧波制動(dòng)等方法，實(shí)際上，這些方法的原理都是相通的。此外，尖頂波特征法、磁通特性識(shí)別法、勵(lì)磁阻抗變化法等也是遇到此類問題時(shí)常見的判別方法，總之，為解決勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)造成的影響，需要多種方法綜合運(yùn)用才能完成。

　　參考文獻(xiàn)：

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