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1、变压器差动保护二次谐波制动原理分析62第34卷第5期2011年10月水电站机电技术Vol.34No.5Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationOct.2011变压器差动保护二次谐波制动原理分析周永兵，李琦永,韩海彦(龙滩水电开发有限公司，广西天峨547300)摘要:基于一次变压器差动保护跳闸事件分析，结合目前220RV及以上变压器差动保护现状，对变压器励磁涌流的产生机理和性质进行分析和研究，重点针对变压器差动保护二次谐波制动原理,阐述不同的相位校正转换方式对保护可靠性的影响.关键词:变压器保护;谐波制动
2、;谐波含量;相位校正;励磁涌流中图分类号:TM774文献标识码:B文章编号:1672〜5387(2011)05—0062—03O引言龙滩水电站采用发变组单元接线方式,主变低压侧与发电机间设发电机出口断路器(GCB).在主变低压侧直联厂高变，作为厂用电源•龙滩水电站在执行2号主变压器充电过程中,2号厂高变差动保护动作，主变高压侧断路器跳闸.为确认此次事件原因，认真分析了有关保护动作记录，并结合目前220kV及以上变压器差动保护现状,对变压器励磁涌流的产牛机理和典I牛质进行了研究，重点针对变压器差动保护二次谐波制动原理，阐述了不同的转角方式对保护可靠性的影响.1变压器励磁
3、涌流龙滩2号机组接线方式见图1.2号图1龙滩水电厂2号机组简要接线方式1.1龙滩2号厂高变差动保护跳闸分析在发生此次事件后，调取2号厂高变差动保护动作波形图（见图2）.发现厂高变空载合闸冲击时，三相二次谐波差流含量分别为:A相41.51%,B相6.58%,C相7.57%.变压器差流中的二次谐波分量制动定值为15%.由此发现，虽然A相满足制动条件，但是B,c相均不满足，故厂高变差动保护动作出口，属保护装置正确动作.图2变压器差流采样波形1.2变压器励磁涌流产牛机理及特性电力变压器在空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时，由丁变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，会
4、产生相当大的励磁电流（可达到额定电流的8〜10倍），即励磁涌流【1】.若差动保护不能躲过这一电流，就会发牛误动作.图3为变压器铁心磁化曲线1210为磁通，饱和磁通量,当到时，饱和曲线近似看作直线P,即当>时,fP随性急剧增长.如果变压器铁芯磁通未达到饱和，的值很小,几乎为0•假设电压过零时合闸，对应的电压幅值为，此时铁芯中必有稳态磁通⑴.收稿日期：201b08—26作者简介:周永兵（1983—），男，硕士研究生，主要从事继电保护检修维护工作.第5期周永兵，等:变压器差动保护二次谐波制动原理分析63p图3变J上器铁芯磁化曲线根据：■■出(1)得:㈣==sin(w+
5、)cos(wt-t-)-t-^L(2)式中二/W为稳态磁通的幅值.设为空载合闸前的铁芯剩磁，合闸瞬间t=O时,41式(2)可得:(o)=—COSO汁(3)根据磁通守恒定律(0)=,得：二+COSa(4)由此得到：(f)=一cos(wt-t-)+=COSO~—cos(wt十)+(5)由式(5)可以得到空载合闸铁心磁通曲线，如图4所示.£图4变压器空载合闸铁心磁通曲线根据图4,我们可以得到相对应的励磁涌流的一个周期变化曲线如图5所示•图中，可以看出励磁涌流的特性：(1)励磁涌流的变化曲线为尖顶波型,含有大量的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波).(2)波形完全偏离吋间轴的
6、一侧，并口岀现间断•涌流越大，间断角越小，非周期量越大.(3)励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有关•饱和越深，电抗越小,衰减越快一般隋况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长，但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些.(4)变压器空载合闸时,涌流是否产生以及涌流大小跟很多因素有关,主要受到变压器铁芯剩磁，合闸角和饱和磁通的影响［3J.陶5变压器励磁涌流曲线2二次谐波制动原理分析2.1二次谐波制动目前差动保护在工程上普遍采用二次谐波制动原理和间断角原理•这两种原理是从不同的角度反映涌流的特征，并不存在孰优孰劣问题.本文只讨论二次谐波制动原理.二次谐波制动原理
7、：2>2判为励磁涌流，其中为差流中二次谐波分量,为其基波含量分量••为二次谐波制动比，国内一般采用经验值10%〜15%.龙滩该定值为15%•其计算方法有两种：(1)谐波比最大相制动.即三相中只要有一相差流二次谐波含量大于，的设定值，则制动.⑵分相制动•即每一相差流二次谐波含量都大于，的设定值，则制动.前者谐波比最大相制动可以保证励磁涌流时保护不误动，按故障相制动可较大改善最大相制动方式动作延时长的不足.但只以一相的谐波比制动，可能导致误动.分相制动方式能迅速动作，但存在误动风险.但随着变压器铁心材料的变化,使得励磁涌流中二次谐波含量降低，导致误
