陳炎

　　福建省萬維新能源電力有限公司 福建福州 350003

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

　　關(guān)鍵詞：變壓器 勵磁涌流 電力系統(tǒng)

　　在電力系統(tǒng)中變壓器在整個電網(wǎng)中處于核心的地位，有著不可或缺的重要地位。但是價格高昂的大型變壓器在日常工作中有可能發(fā)生各項故障，一旦發(fā)生故障大型變壓器缺乏替代措施就給帶來嚴重的損失。當前，只能用具有極高的靈敏性和選擇性的縱聯(lián)差動保護的方法來預防和保護變壓器發(fā)生故障，然而，仍舊遇到很多的困難。勵磁涌流是一種暫態(tài)過程，指外部故障切除或者變壓器空載投入時電壓得以恢復。出現(xiàn)高達6-8倍的勵磁電流，它也是一種能夠使變壓器電源測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回路的情況往往會導致差動保護動作的發(fā)生。介于此，分析研究勵磁涌流是如何發(fā)生及發(fā)生時對變壓器差動保護的影響和解決方案是非常有必要的。

　　一、變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生及特點

　　變壓器勵磁“涌流”現(xiàn)象是由于電源接通后變壓器電壓變動產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。具體可分為勵磁起始涌流、電壓恢復涌流、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就會造成程度不同的變壓器勵磁涌流現(xiàn)象。

　　1.1勵磁起始涌流

　　上面介紹的勵磁起始涌流是指電力系統(tǒng)在變壓器開始運行是進入的瞬態(tài)性的勵磁電流。而即使電力系統(tǒng)被切除，變壓器運行也停止。勵磁電流也同時為零時，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其磁值恰在磁通波形的最低谷，而剩磁ΦR為正值，那么這時變壓器產(chǎn)生的磁通波形便不會從負最大值(-Φmax)開始，而是由剩磁ΦR開始。在這種情況下，變壓器才會產(chǎn)生瞬態(tài)勵磁涌流，而且有很大的瞬態(tài)沖擊現(xiàn)象。

　　1.2電壓恢復涌流

　　在清除變壓器的外部故障時，變壓器排除故障接通電流，電壓恢復正常值的過程中產(chǎn)生的勵磁涌流稱為電壓恢復涌流。通常情況下的電壓恢復涌流不如勵磁起始涌流嚴重，這是因為變壓器外部發(fā)生故障時所產(chǎn)生的電壓均要小于變壓器本身所設定的額定電壓造成的。

　　1.3共振勵磁涌流

　　變壓器已經(jīng)接通電源正常供電。此時假設并聯(lián)變壓器，在我們假設其出現(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。這樣因為通過變壓器電壓的降落而引起的勵磁涌流的變化，就會引起該地區(qū)電壓的變化波動。這樣的變化同樣也會引起另一變壓器發(fā)生電壓恢復涌流現(xiàn)象，而其電流波形總是處于負值部分。由此可以看出，變壓器產(chǎn)生的勵磁起始涌流與該地區(qū)電壓變動的趨勢是正好相反的，但是變壓器B的電壓恢復涌流趨勢卻與該地區(qū)的電壓趨勢相同。此時，變壓器A、B產(chǎn)生的兩個勵磁電流的總和統(tǒng)稱為共振勵磁涌流。

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

　　二、勵磁涌流對變壓器差動保護的影響分析

　　首先，變壓器空載合閘和外部故障被切除后恢復供電時所產(chǎn)生的勵磁涌流是造成變壓器誤動的主要原因，其產(chǎn)生的影響也最為嚴重。造成這種現(xiàn)象的原因有兩個：第一是勵磁電流瞬間高出變壓器額定電流的幾倍或者幾十倍，第二是勵磁電流流過變壓器的電源測時，因為開路而造成負荷側(cè)沒有電流。在這種情況下，如果差動保護無法避免這一流入差動回路的強勵磁涌流就會誤動。其次，二次或更高次諧波電流通過使涌流原件錯誤判斷為勵磁涌流，致使差動保護拒動或延遲動作也會造成變壓器的嚴重損壞。這是由于超高壓遠距離輸電線路或超高壓電纜對地電容、大容量的無功補償電容，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，造成差動保護延緩的原因還有內(nèi)部已有故障的變壓器空載投入這種情況。

　　三、解決方法

　　一是二次諧波制動法。像南京南瑞繼電保護電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9671C型、RCS-978型、CSC-326型變壓器差動保護這樣，要想取得能夠及時有效閉鎖差動保護、防止保護誤動的成果，準確判斷出勵磁涌流的存在與否，只能通過差動電流中的二次諧波與基波模值比(二次諧波制動比)及檢測三相差動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是次諧波的制動系數(shù)。

　　二是間斷角原理制動法。像南京南瑞繼電保護電氣有限公司生產(chǎn)的RCS-9673C型變壓器差動保護，就是利用勵磁涌流波形有較大間斷角的特征，通過檢測差流間斷角的大小實現(xiàn)鑒別涌流的目的。其實，不論是非對稱性涌流(向時間軸一側(cè))，還是對稱性涌流對于便器的勵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。

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

　　四、結(jié)論

　　在實際操作過程中，勵磁涌流至始至終都是存在的，因此應用差動保護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)上又運用了二次諧波、五次諧波制動等方法，實際上，這些方法的原理都是相通的。此外，尖頂波特征法、磁通特性識別法、勵磁阻抗變化法等也是遇到此類問題時常見的判別方法，總之，為解決勵磁涌流對差動保護造成的影響，需要多種方法綜合運用才能完成。

　　參考文獻：

　　1.楊趙武,柳小東.變壓器交流耐壓試驗異常分析及處理[J].黑龍江科學,2017

　　2.劉世超,王來堂.淺談變壓器交流耐壓試驗異常分析及處理[J].科技創(chuàng)新與應用,2014

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