如何区分励磁涌流与内部故障电流

1、简介

在变压器差动保护中，如何区分励磁涌流与内部故障电流是一个固有的、不可回避的难题，多年来一直成为研究的热点。

　　现在实际运行的变压器差动保护，主要是采用以二次谐波制动原理和间断角原理来判别励磁涌流，其中二次谐波制动原理应用最为广泛。但是由于CT饱和，无功补偿用的并联电容或超高压长输电线分布电容的存在，使得变压器发生内部故障时也会产生很大的二次谐波，而且随着大型变压器铁心采用冷轧硅钢片后，饱和磁通倍数由1.4降至了1.2~1.3，甚至低至1.1~1.15，使励磁涌流的二次谐波含量有时低至10% 以下，这样二次谐波制动原理的制动比很难选取，保护就可能存在不正确动作;基于间断角原理的励磁涌流识别方案也存在着受CT传变影响等问题[1~4]。其他有代表性的鉴别励磁涌流的方法有波形对称原理、波形叠加原理、波形相关性分析法和波形拟合法。实际上，由于三相变压器励磁涌流的波形特征随系统电压和等值阻抗、合闸初相角、剩磁大小和方向、绕组接线方式和中性点接地方式、三相铁心结构、铁心材料和组装工艺、磁滞回线和局部磁滞环等不同而改变，所以任何以励磁涌流波形特征为依据的防止由励磁涌流而引起误动的措施均不能保证变压器差动保护不误动，差别仅是误动次数的多少[5]。

　　不依赖于励磁涌流波形特征的方案有：磁通特性识别法[6]，等值电路参数鉴别法[7]。这两种算法的不足在于都需要预先计算变压器漏感参数，而且整定困难，其应用前景取决于理论上的进一步突破[5]。本文利用变压器的原始正常模型，推导出了动作方程，并提出了保护判据。动模实验数据验证了该方案的正确性和可行性。

　　2 基本原理

　　如图1所示的双绕组单相变压器，下面的关系成立[8]：

　　式中 U1、U2为一、二次绕组的电压;I1、I2为一、二次绕组的电流;L1、L1为一、二次绕组的漏感;R1、R2为一、二次绕组的电阻;Ψm为一、二次绕组的互感磁通。

　　设变压器的变比为NT=1。将式(1)中的DΨm/Dt消去得

　　由于式(2)是根据变压器正常运行的模型得到的，所以它适合于外部故障、励磁涌流及过激磁情况。只有内部故障时，由于变压器模型本身的内部结构参数发生了变化，它才不再成立。因此，可以通过判别式(2)是否成立，来决定保护的动作行为，因而，在励磁涌流、过激磁、外部故障情况下保护不会误动作。下面分别推导两绕组和三绕组变压器的动作方程，并根据其动作方程提出了保护判据。

3 动作方程的推导

　　3.1两绕组三相变压器的动作方程[9]

　　由图2所示的Y/?接线的三相变压器，根据电路原理可得到

　　侧绕组各相的漏感;R为?侧绕组各相的电阻;R为Y侧绕组各相的电阻;Ψa,Ψb,Ψc,为两侧绕组的互感磁链。