电力变压器励磁涌流判据的思考

近年来,我国超高压、大容量电力变压器不断投产,远距离输电系统越来越多地建成和安全运行,电力工业已有了可喜的发展。差动保护作为电力变压器的主保护,其理论根据是基尔霍夫电流定律,对于纯电路设备,差动保护无懈可击。但是,对于变压器而言,由于内部磁路的联系, 本质上不再满足基尔霍夫电流定律,变压器励磁电流成为差动保护不平衡电流的一个主要来源。变压器过励磁时，励磁电流可达到变压器额定电流的水平;空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压恢复时,其暂态励磁电流(即励磁涌流)值有可能达到变压器额定电流的6～8倍，这样大的不平衡电流必然导致差动保护误动。因此, 变压器差动保护的主要问题一直集中在，如何准确判别励磁涌流和内部故障电流。本文将和大家一起探讨变压器励磁涌流的常用判据，并对新方法进行探讨。

1电力变压器常用励磁涌流的判据及特点

1.1仅利用电流量判别涌流

电流波形特征识别法一直是人们研究的热点,目前仍占据主流。该方法以励磁涌流和内部故障电流波形特征的差异为依据, 已运用于实践的有二次谐波制动原理和间断角原理。

1.1.1二次谐波制动原理

二次谐波制动法是计算差流中的二次谐波分量, 若其值较大则判定为涌流, 常用的判别式为:

二次谐波制动原理简单明了, 有多年的运行经验, 目前国内外实际投入运行的微机变压器保护大都采用该原理。但是, 采用二次谐波制动原理的变压器保护, 面临着以下几个问题:

a励磁涌流是暂态电流, 不适合用傅里叶级数的谐波分析方法。因为对于暂态信号而言, 傅里叶级数法的周期延拓将导致错误的结果。

b很难适当选择制动比K。美国西屋公司的制动比为7.0% ~ 7. 5%, 但ABB 取10% , 我国和大部分国家则取15%~ 20%[4] ,谁更科学较难评判。

c现代变压器磁特性的变化, 使得涌流时二次谐波含量低, 导致误动;而大容量变压器、远距离输电的发展, 使得内部故障时暂态电流产生较大的二次谐波, 导致拒动。

1.1.2间断角原理

间断角原理是由我国率先提出并制成样机的,其模拟式保护装置已经得到应用，其判别依据是励磁涌流波形中存在较大的间断。一般采用间断角为65°,波宽为140°作为判别边界值，即当差流的间断角大于65°时,判别为励磁涌流;当间断角小于65°且波宽大于140°时,则判别为内部故障,保护装置短时开放差动继电器出口。

不过,间断角原理也面临着两个非常棘手的难题：

a如何正确测量间断角的问题。涌流间断角处的电流非常小, 几乎接近于0，需要CPU以较高的采样率以准确测量间断角;

b CT 的传变引起间断角的波形变形问题。

鉴于以上原因,目前利用间断角原理的变压器微机保护很少见。

1.2仅利用变压器电压量判别涌流

当变压器励磁涌流出现严重饱和时，端电压会发生严重畸变，其中包含大量的谐波分量，可以用来鉴别励磁涌流，原理如下：

如果变压器三相电压满足下列条件是，判别为励磁涌流保护闭锁：

理的保护动作特性可能会变坏。