变压器励磁涌流及和应涌流的分析研究

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1、变压器励磁涌流及和应涌流的分析研究陈健（无锡供电公司，江苏无锡214061）摘要空投变压器时可能会产生励磁涌流及和应汹流，对变压器和继保装置将造成一定的影响，是一个值得重视的问题。本文主要分析了两种涌流的产生机理，研究了英各自的特征及危害，同时针对涌流可能引起相关保护误动的问题介绍了相应的解决措施。关键词变压器励磁涌流和应涌流1概述电力变压器作为一种关键设备，在电力系统中占据积极重要的地位，一旦发生故障遭到破坏，检修难度人、停电周期长、经济损失人。因此，变压器运行的可靠性是整个电力系统安全的璽要保证。长期以來，差动保护一直是主变电量保护中的主保护，

2、差动町以准确地区分主变区外及区内故障，选择性的切除故障。但是，当在变压器空投和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现与内部故障数值相当的励磁涌流，进而造成变压器差动保护误动。如何正确识别励磁涌流和内部故障电流是变压器差动保护的核心问题。2变压器励磁涌流问题分析2.1励磁涌流的产生机理以单相变压器为例，说明其空投时励磁涌流产生的机理。设电源电压为正弦函数，即：当空载单相变压器突然投入无穷大电源时，忽略变压器的绕组电阻和漏抗，令一次侧匝数N二1,则有：=Umsin（曲+a）cos（曲+q）+C（Q式中积分常数c是山合闸初始条件20的剩磁0决定，故得到:C

3、=—^cos（曲+a）+0.0）由此空载合闸的铁芯磁通为：0=一0”cos（曲+°）+0“cosa+0式中，匕竺为对应电压的磁通幅值，血COS（曲+G）称为稳态磁通,co血cosa+0称为暂态磁通。为了得到空载合闸励磁涌流，利用变压器铁芯的磁化Illi线，用作图法求解，如图1所示:图1作图法求解单相变压器励磁涌流(a)磁化曲线(b)励磁曲线当磁通0V0,时，变压器铁芯不饱和，励磁电感无穷大，电流等于0;当0>0、时，变压器铁芯饱和，励磁电感迅速减小，从而产住了励磁电流，分析可知励磁涌流是由于变压器空载投入产生的撫态磁通引起的。由于磁通不能突变，在空

4、载投入吋，变压器不会饱和，要经过一段时间才会产牛•励磁涌流，出现间断角。若不考虑变压器的损耗，暂态磁通不会衰减,励磁涌流呈现周期性的变化:若考虑变压器的损耗，暂态磁通逐渐衰减，使得涌流的幅值逐渐变小，肓到涌流消失。2.2励磁涌流的特征及危害单相变压器励磁涌流主婆有以下特点：(1)波形偏向于时间轴一侧，并且出现间断。涌流越大，间断角越小。(2)含冇大量的高次谐波，并月•以二次谐波为主。间断角越小，二次谐波也越小。(3)含有人量的非周期分量，间断角越小，非周期分量越大。(4)励磁涌流是否产牛以及产牛的的大小与合闸角有关。三相变压器励磁涌流的特点：与单相

5、变压器励磁涌流相比，英中一相或两相励磁涌流的二次谐波明显减少，但至少还存一相励磁涌流含有-大最的二次谐波。励磁涌流仍然间断，但是间断角明显减少，英中以対称涌流的间断角最小。某和励磁涌流可能不再偏离时间轴的一侧，变成了对称涌流。其它两相仍然为偏离时间轴一侧的非对称涌流。对称性涌流的数值鮫小，非对称性涌流仍含有人量的非周期分量，但对称性涌流屮无非周期分量。三相电压之间冇相位差，三相励磁涌流不同，任何情况下空载投入变压器，至少在两相中要出现不同程度的励磁涌流。励磁涌流最大的危害是可能引起变压器差动保护动作，使得变压器投运失败。数值很大的励磁涌流会导致变压

6、器及断路器因电动力过大受损，同时励磁涌流会诱发操作过电压，损坏电气设备。励磁涌流中的人量谐波还会对电网电能质疑造成严重的污染。2.3针对励磁涌流问题所采取的措施由于励磁涌流的产生将造成变压器差动保护误动隐患，FI前在微机型变压器保护中主要采取以下三种扌凿施來加以解决：(1)二次谐波制动原理二次谐波制动原理简单明了，但是在应用吋也有较大的局限性。缺点之一•是很难适当选择制动比。其二是励磁涌流是暂态电流，不适合用傅氏级数的谐波分析方法。其三是大型变压器励磁涌流衰减较慢，导致菲动保护被长时间闭锁，内部故障时暂态电流屮含冇较人的二次谐波，保护不易识别，并且

7、动作延时。在剩磁较多时涌流中二次谐波含量变的很低，很容易导致差动保护课动。（2）间断角原理间断角闭锁原理是利用励磁涌流波形具有较大的间断而短路电流波形连续变化不间断的特征作为鉴别判据，简单直接。但它是以精确测量间断角为基础，如遇到暂态饱和传变会使涌流二次侧间断角发生畸变，有时会消失，必须采取某些措施来恢复间断角，这样就增加了保护硕件的复杂性。同时间断角原理需要较高的采样率以准确地测量间断角，这对CPU的计算速度提出了更高的耍求。此外，用微机实现间断角原理吋硬件成本高。（3）波形对称原理波形对称原理原理是利用差电流导数的前半波与后半波进行对称比较，根

8、据比较的结果判断是否发生了励磁涌流。该原理是间断角原理的推广，比间断角原理容易实现，克服了间断角原理对微机侦件要求太高的缺