浅析变压器励磁涌流的特点及对差动保护的影响

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1、浅析变压器励磁涌流的特点及对差动保护的影响葛廷岩（大唐新能源辽宁公司辽宁116300）摘要：变压器励磁涌流和内部故障的可靠识別是实现变压器差动保护的关键，它直接影响着变压器差动保护正确动作率。而因变压器励磁涌流引起的差动保护误动乂时有发生。木文结合一次220kV主变在空载投运时发生因励磁涌流引起的差动保护误动故障，对励磁涌流的特性、保护误动的原因及如何躲开励磁涌流的影响等进行探讨分析。关键词：励磁涌流变压器差动保护；二次谐波一励磁涌流的产生原因及特点1励磁涌流的产生原因变压器是根据电磁感应原理制成的电气设备。正常运行时，产生的励磁涌流很小，只不过

2、是额定电流的3%-5%。当变压器空载合闸投入运行或断开外部故障后电压恢复时，可能会出现数值较大的励磁电流，可达到额定电流的6-8倍，更大的甚至可以达到10倍，空载合闸正好在电压瞬间值为零时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值（-Φm）,由于铁芯中的磁通不能突变，即合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，铁芯中出现非周期分量的磁通Φm,磁通-Φm与Φm相抵消。经过半个周期，变压器铁芯中的总磁通将达到最大值2Φm,此时铁芯处于严重饱和状态，因而励磁电流的数值剧烈增大，形成励磁涌流。励磁涌流的衰减速度和

3、大小与合闸瞬时电压的相位、剩磁大小和方向有着直接的关系。2励磁涌流区別于变压器短路时的特点（1）励磁涌流因含明显的非周期分量电流，使励磁涌流波形明显偏于时间轴的一侧；（2）励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的8-10倍。(3)励磁涌流的大小与合闸角、铁芯剩磁的大小和方向，以及铁芯剩磁等有关。(4)励磁涌流中含冇大量的高次谐波分量，其中以二次谐波分量电流为主。因此励磁涌流非正弦波，呈现尖顶波，相邻两个波形之间出现间断，波形间断的宽度为间断角。对于三相变压器，三相二次谐波大小不同，但总有至少一相的二次谐波较大。(5)一般情况下变压器容量越大，抗阻比

4、X/R越大，衰减常数越大，衰减的越慢。小容量的变压器几个周波即可达到稳定；而大型变压器衰减持续吋间可达几十秒。影响其波形特征的因素有很多，如系统电压和系统阻抗大小、合闸初相角、剩磁磁通大小和方向，中性点接地方式、三相铁芯型式等，都会影响励磁涌流。而励磁涌流的特点主要反映在励磁涌流的波形上。二励磁涌流对差动保护的影响及解决方法1励磁涌流引起变压器差动保护误动的危害(1)投运变压器时和区外故障切除后电压突然恢复的暂态过程中产生的励磁涌流引起变压器差动保护误动。(2)投运变压器吋产生的励磁涌流，还可能诱发邻近运行变压器产生“和应涌流”，导致相邻变压器保

5、护误动作。(3)励磁涌流中的非周期分量导致差动保护一侧电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度、差动冋路电流增大，制动电流减小，易造成差动保护误动作。2差动保护定值配置以折线型比率制动特性的差动保护为例说明，一般差动保护需要配置：TA安装位置及保护范围、最小启动电流；最小拐点电流、折线斜率、二次谐波或偶次谐波制动比例等。整定计算中所用到的数据应参考实际可能出现的实验数据，同吋应针对保护装置类型进行保护定值设置不可一概而论参考经验值，这才是具有实际意义的差动保护配置。3变压器励磁涌流的鉴别方法3.1二次谐波电流制动当差动保护中的二次谐波电流大于二

6、次谐波制动系数于差动电流的乘积时判断为励磁涌流，闭锁差动保护，否则开发差动保护加速保护动作。在电力系统中二次谐波制动原理的差动保护应用较为普遍，但随着电网不断增大应注意以下问题：当变压器用电缆连接时，变压器区内短路故障差动电流中的二次谐波含量可能较高，会引起纵差保护延时动作或拒动；对于部分大型变压器的工作磁通与铁芯饱和磁通之比有吋取得较低，导致励磁涌流中的二次谐波含量较低，保护可能会发生误动。同时励磁涌流中经常会含冇较人直流分量，直流分量并非励磁涌流独有，若以直流分量作为差动保护的制动量，将造成区内短路故障吋势必延吋动作，因此直流分量不宜作为差动

7、保护的制动量。3.2间断角原理励磁涌流波形有明显间断角特征，通过检测差流间断角的大小实现鉴别涌流的0的。但面临着电流互感器在饱和状态下会使传变后的二次电流间断角发生变形其至消失的问题。对于内部故障电流而言，电流互感器饱和将导致差流的间断角增大，而且电流互感器饱和越严重，其差流间断角越大。利用间断角特性作为涌流制动量的差动保护，在处理上对硬件要求高，主要体现为：a.需要较高的采样率以准确测量间断角，b.需要高分辨率的A/D转换芯片以准确测量间断角处电流大小。三励磁涌流引发的差动保护误动案例分析1事故经过：2013年8月1日风场电气设备停电预试，预试

8、工作结束后2013年8月2日19吋29分进行#1主变（电压等级为220kV）送电操作，空载合2201断路器吋，差动速断保护动作跳闸，保护