浅析励磁涌流对变压器纵差动保护的影响

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1、浅析励磁涌流对变压器纵差动保护的影响张慧慧（广东省水利水电第三工程局有限公司，广东东莞523710）摘要：变压器在电力系统中起着关键的作用，所以在其运行中要设置各种保护，纵差动保护就是众多保护中的一种。纵差动保护在对其进行保护时要躲过不平衡电流，才不致误判断，误动作。但是在变压器空载合闸时会差生励磁涌流，它是额定电流的6〜8倍，如何抑制其对纵差动保护的影响，本文将从励磁涌流产生的原因等方面进行阐述。关键词：变压器、差动保护、励磁涌流、短路电流、小波变换、速饱和变流器、二次谐波制动电力变压器在电力系统中有着举足轻重的作用，变压器的故障会対电力

2、系统的可靠运行及工业生产带來严重影响。我们都知道变压器故障不外乎就是两种：一是汕箱内部故障，一是油箱外部故障。无论是哪种故障，对变压器而言都是十分危险的，所以在变压器运行过程中，要设置专门的保护对各种故障作出预警或是跳闸动作。纵差动保护是通过比较变压器两侧电流矢量而作岀动作的一种保护装置。纵羌动保护接线图如下:我们知道，纵差动保护是通过选择变压器两侧电流互感器的变比，使得11讦122,但是流经变压器某一侧的励磁电流通过电流互感器反应到差动回路的电流不能被平衡，即存在不为零的计％，而J1这是在正常运行下不可避免的，所以纵差动保护动作就要躲开不

3、平衡电流，但此电流不超过2%〜10%也然而在变压器空载投入或是故障切除后电压恢复时，就町能出现很大的励磁电流，此值约为6〜81°，这就会造成纵差动保护误动作。为什么会出现这么大的励磁电流呢？III可知:变压器在稳态工作下，磁通滞后于电压90°,其二者关系的波形图如下:从图屮可以看出，如果变压器空载合闸时，正好在u（st）=0时接通电路，则变压器铁芯中具有最大磁通■①口。由于磁通不能突变，变压器铁芯小不能马上产生最人磁通■①口，而是随着电压的变化，磁通山0逐渐增加，与外加电压u（3t）形成新的波形关系，如下图，n①（3t）在电压变化半个周期后

4、，达到2Om,如果此时变压器铁芯中述存在剩磁①s的话，则铁芯中总磁通将达到20m+OsO这时变压器诙芯中的磁通就会严重饱和,从而导致励磁电流II激剧增加，甚至达到6〜8的额定电流，此电流称Z为励磁涌流。励磁涌流中含冇大量的非周期分量和高次谐波分量,其在变圧器由暂态向稳态过渡的过程屮逐渐衰减，其衰减时间与剩磁的人小和方向及I川路阻抗的大小、电源容量的人小等有关。从变压器稳态运行时磁通与外加电压的波形关系图可以看出，对于单相变压器，如來在其空载合闸时u(t)恰为最大值，励磁涌流即可避免，但对于三相变压器，由于三相电压存在相位差，所以无论选择何时

5、合闸，总会有两相出现不同程度的励磁涌流。既然励磁涌流难以避免，那么如何防止励磁涌流对变压器纵差动保护的影响，这就需要知道励磁涌流所具有的特性。有实验数据表明，励磁涌流具有以下特点：1)含有非周期分量；2)含有高次谐波；3)波形间断，且只存在于X轴的一侧。其波形图如下。针对励磁涌流特点，可采用以下儿种方法防止励磁涌流对纵差动保护的影响。(1)利用励磁涌流和短路电流的区别：励磁涌流的特点上面已经描述，下而为了简便起见，我们以单相变压器为例来说明其发生短路时，所产生的电流特点。变压器空载时等效电路如下(从一次绕组看进去)：r;x.变丿七器等效电路

6、其中：h为变压器一次侧电阻，X］为变压器一次侧电抗，咕为变压器铁芯损耗的等效电阻，xm为变压器主磁通在铁芯中产生的等效电抗。从变压器空载时的等效电路可以看出，当变压器二次侧发牛短路时，其二次侧电流将会变得很人，从而可以忽略励磁电r;流的存在，那么变压器二次侧短路后，其等效电路将会变为:X./W14变压器二次侧短路时等效电路设变压器二次侧突发短路时，电压相角为『则u(t)=Umsin(3t+w),那么山上等效电路可以得出:dYiYU(t)=Umsin(3t+w)=i(t)(ri+jxi)=iri+XidYtY解上微分方程得：i(t)=,其中：

7、i为短路电流有效值，e为短路阻抗角，丫为衰减吋间常数。从短路电流公式可以看出，其由两部分组成，一个是三角谐波周期分量，一个是随时间衰减的非周期分量。利用小波变换原理，我们可以准确的捉取信号特征，它不仅可以检测信号的奇界点，还可以检测其模局部极人值。励磁涌流波形只存在于时间轴的一侧，那么通过小波变换，其至少存在两个连续的局部模极大值，而变压器应路电流经过小波变换后其各个局部模极大值任然是止负交替的，所以我们可以通过小波变换来区分励磁涌流和变压器故障电流，从而避免纵羌动保护误判断。(1)采用速饱和变流器。速饱和变流器的工作原理就是在差动回路中接

8、入带速饱和特性的中间变流器BLH,它可以有效防止暂态过程中的不平衡电流。下面是电流周期分量和非周期分量在接有屮间变流器的并动I川路屮与磁感应强度B和磁滞

9、川线的关系图：通过非周期