变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案（精选5篇）

篇1：变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

变压器在运行的过程中，很容易受到励磁涌流的影响而出现差动保护误动的问题，这样就会使得变压器的运行质量下降，变压器的电压调节作用就会大打折扣。因此，就需要采取有效的解决方案，针对出现误动的变压器进行有效的整改，从而保障变压器运行的有效性，使得其不会因为励磁涌流的影响，而出现误动的问题。下面本文就主要针对变压器差动保护励磁涌流误动进行深入的分析，并提出相应的解决方案。

1、变压器差动保护动作情况分析

1.1某220KV变压器差动保护动作原因分析。以某220KV变电站为例，针对其在充电的过程中，因为励磁涌流的影响，而使得变压器出现差动保护误动的情况进行分析。在励磁涌流的影响下，使得该变电站的2号主变出现了差动保护动作，从而使得变压器的三个侧面的断路器均出现了跳开的问题。具体可见图1。

从上述图中就可以了解到，当220KV变电站2号主变在充电的过程中，出现了空冲的情况，那么会使得C相差电流二次谐波量在9%上下波动。而这时候断路器所出现的跳闸电流也会随之消失一段时间，在这一时间段内，C相差电流二次谐波量会出现一定的增长，会增长到14%。在220KV变电站的2号主变中，主要采用的保护装置就是RCS-978型保护装置，该装置受到励磁涌流影响的主要判断依据就是分相制动原理。这种保护装置中采用的保护程序主要是利用的最早的一个版本，该保护装置中的相关软件在受到励磁涌流的影响下，虽然已经采用了浮动门槛进行保护，但是也使得C相差电流二次谐波量相应的减少，只占到整个装置二次谐波量的15%左右。如果继续维持这样的状况，那么就会使得二次谐波的闭锁性能被影响，从而使得该功能被大大的放开，这样就会使得变压器出现误动的问题。

1.2110KV良村变差动保护动作原因。下面以某110KV变压器为研究实例，针对该110KV变压器的差动保护动作出现的原因进行分析。110KV变压器的望良线6号杆中的B相在接地上出现了故障问题，导致114断路器无法进行接地保护，与接地之间的距离为1个动作，在出现接地故障后，114断路器的27ms范围内出现了严重的三相跳闸问题。同时导致了在1358ms范围内出现了重合闸口，使得144断路器能够实现有效的重合。另外，该变压器中的1号主变在受到励磁涌流的影响下，使得其比率制动的动作出现了迟缓，无法有效的避开励磁涌流的冲击，导致在1358ms路段上，1号主变器三个侧面的断路器的跳动动作均受到了影响，从而就会形成误动问题。详情可见图2。

从图2可以看出，110kV变在区外故障切除及恢复过程中，1号主变高压侧三相电流呈现励磁涌流特征，二次谐波百分比分别为66%、17%、75%。CST231A型保护装置励磁涌流的判据采用的是“或”制动原理。早期的CST231A装置，因为采样精度不高，为避免误闭锁保护，当某相差流小于icd门槛值后就不再参与谐波闭锁的计算，所以虽然A、C两相的谐波含量很高，但因为差流小于icd，所以没有闭锁保护；而B相的谐波含量为17%小于保护装置整定的20%闭锁定值，且处于动作区内，所以变压器差动保护动作。

2、励磁涌流造成差动保护动作的原因分析

根据相关的定律可以了解懂啊，在没有受到励磁涌流的影响下，或者是在没有出现差动保护动作的时候，如果变压器出现故障等问题，那么电流的和也只会表现为0。也就是说，无论电流波形是否出现变化，当输入电流与输出电流相等的情况下，差动保护电流都会是0，并不会出现误动的问题。通常而言，变压器保护都是由保护绕组以及铁芯所构成的。在变压器出现空载合闸情况的时候，或者是其出现了短路问题的时候，就会使得变压器的励磁电流相应的增大，而这样的励磁电流就可以被称作是励磁涌流。励磁涌流在流入到变压器中后，就会使得变压器出现差动保护动作，在一些特殊条件下，变压器就会出现误动的情况。所以，在对励磁涌流导致的差动保护动作进行有效的解决的过程中，就需要从保护定制以及保护原理这两个角度来制定相应的对策，从而防止误动问题的出现。

3、变压器差动保护二次谐波制动门槛整定值

3.1影响励磁涌流大小的因素。影响三相变压器空载合闸励磁涌流的因素很多。根据实践经验，在变压器进行变压器绕组变形和绕组直流电阻试验时，由于向变压器绕组注入了直流分量，其衰减时间较长，也会造成励磁涌流中二次谐波分量的减少。

3.2整定时应考虑的问题。现场和动模大量数据表明，一些正常变压器励磁涌流情况下的二次谐波分量往往比空投到变压器内部故障情况下的差电流中的二次谐波分量还要低。因此，需要从防误动和防拒动两方面综合考虑二次谐波制动门槛值的问题。

4、提高变压器差动保护躲避励磁涌流能力的措施

4.1差动保护定值整定。要想使得变压器在受到励磁涌流影响下，能够保持保护动作不变，就需要将差动保护的二次谐波制定定值设定为15%。而针对一些较为特殊的变压器，可以利用空充的方式来对变压器的二次谐波进行判明，在将变压器中的录波图二次谐波控制在15%以下的时候，则需要将变压器的差动保护二次谐波系数控制在12%左右，这样可以防止误动问题的出现。

4.2RCS-978型保护装置的整改措施。为了能够减少变压器差动保护误动的出现，就需要合理的对相关的保护软件进行升级处理。在对变压器进行空冲的时候，需要合理的利用保护装置来对将上下浮动的励磁涌流谐波所定到具体的值上，然后在空充开始的一段时间内到二次谐波系数降低到设定的值后，在时间逐步推移的过程中，使得二次谐波值尽可能的接近整定值，另外，要针对二次谐波定值的变化进行合理的分析，并且要采取辅助性的手段来对励磁涌流的影响进行判断，从而使得变压器的差动保护躲避能力可以相应的得到提升。

4.3CST231A型保护装置的整改措施。对保护软件进行升级：将原设计中当某相差流小于icd门槛值后就不再参与谐波闭锁的逻辑修改为分3个不同的二次谐波制动区域，并参与谐波闭锁的计算，以增强躲避励磁涌流的能力。

5、结语

本文针对2起变压器励磁涌流引起差动保护误动作的原因进行了分析，提出了提高变压器躲励磁涌流能力的相应措施，实施结果证明措施是有效的，明显降低了由于受变压器励磁涌流的影响造成变压器差动保护动作情况的发生。

（作者单位：黑龙江省绥化供电公司）

篇2：变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

变压器是一种依据电磁感应原理制造而成的静止元件，是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备。当合上断路器给变压器充电时，有时候，能够观察到变压器电流表的指针有很大摆动，随后，很快又返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常就被称为励磁涌流。

总的来说，变压器励磁涌流有以下几个特点：第一，波形呈现尖顶形状，表明其中含有相当成分的非周期分量和高次谐波分量，其中高次谐波以二次和三次为主，并且，随着时间推移，某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。第二，励磁涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说，当电压过零点投入时，励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有120度相位差，所以涌流也不尽相同。第三，在最初几个波形中，涌流将出现间断角。第四，涌流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。

2、励磁涌流产生机理

变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。在铁心不饱和时，铁心磁化曲线的斜率很大，励磁电流近似为零;一旦铁心出现饱和，磁化曲线斜率变小，电流随着磁通线性增长，最终演变为励磁涌流。

下面以单相变压器空载合闸为例分析励磁涌流产生机理。设变压器在时间t=0时合闸，则施加于变压器上的电压为：

(1)

又，变压器电压与磁通间的关系为： (2)

故： (3)

式(3)中第一式为稳态磁通，后两式为暂态磁通，为铁心剩磁，与合闸时刻的电压相关。

计及成本和工艺，现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为1.15～1.4，而变压器运行电压一般不应超过额定电压的10%。因此，变压器稳态正常运行时，磁通不会超过饱和磁通，铁心也不会饱和。但在暂态过程中，如变压器空载合闸时，由于剩磁的作用，运行磁通就有可能大于饱和磁通，从而造成变压器饱和。例如，最严重的是电压过零时刻，合闸，假若此时铁心的剩磁，非周期磁通为经过半个周期后，磁通达到，将远大于饱和磁通，造成变压器严重饱和。

3、抑制措施

对于现场中常用的三相电力变压器，防止变压器励磁涌流引起差动保护的措施主要有以下几类。

3.1 采用速饱和中间变流器

差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时，带速饱和原理的差动保护能够减少非周期分量造成的保护误动，如BCH-2型就是一种增强型速饱和中间变流器的差动保护。这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差动电流继电器。短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流大为增加，从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。采用BCH-2型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好，但内部短路时继电器的动作延时就长。对中小型变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时非周期分量衰减快，对保护动作要求又较低，一般选较大的匝数，而对大型变压器，内部涌流倍数小，非周期分量衰减慢，又要求保护动作快，则应选较小的匝数。最后选用的抽头是否合适，应经变压器空投试验来确定。同时，灵敏度检验应按内部短路时最小短路电流来进行。如不满足要求，则应选带制动特性的差动保护。与BCH-2型原理相同的还有DCD-2型差动继电器构成的差动保护。

总的来说，带速饱和原理的纵差保护由于动作电流大，灵敏度低，并且在变压器内部故障时，会由于非周期分量的存在而延迟动作，已逐步被淘汰。

3.2 二次谐波制动

依照励磁涌流中含有二次谐波的特点，设计了二次谐波制动的方法，一旦保护检测到差流中含有的二次谐波大于保护整定值，就闭锁保护继电器，防止励磁涌流引起保护动作。二次谐波制动的`动作判据可写为： (4)

其中，和分别为差流中的基波和二次谐波分量的幅值，为二次谐波制动比。现场应用时，根据运行经验和空载合闸试验，一般按照躲过各种励磁涌流下，最小的二次谐波含量整定。一般而言，二次谐波制动比可设为(15%，20%)。

二次谐波制动的差动保护原理简单，调试简便，灵敏度高，在当前变压器纵差保护中应用广泛。但是，在安装有静止无功补偿装置等电容分量比较大的系统，故障暂态电流中也有较大的二次谐波含量，致使差动保护动作速度受到影响。若空载合闸前变压器已经存在故障，合闸后故障相为故障电流，非故障相为励磁涌流，采用三相或门制动的方案时，差动保护必将被闭锁。由于励磁涌流衰减很慢，保护的动作时间可能会长达数百毫秒。这也是二次谐波制动方法的主要缺点。

3.3 间断角鉴别的方法

篇3：变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

电力变压器是电力系统中最关键的电力设备之一。大型电力变压器造价很高,发生故障时造成的损失也很严重。目前,电力变压器大都以纵联差动保护作为主保护。差动保护在被保护设备内部发生故障时具有很高的灵敏性和选择性,因而被广泛用作电气主设备和输电线路主保护,但是作为变压器保护却遇到了很多困难。

变压器的励磁电流只通过变压器的一次绕组,经电流互感器进入差动回路形成不平衡电流,正常运行情况下其值很小。但是当变压器空载合闸时,由于变压器励磁支路的存在,其等值电路在原理上不再满足基尔霍夫定律,同时变压器的励磁支路具有明显的非线性特性,使变压器铁心中的磁通量发生突变,铁心瞬间饱和,这时会出现很大的励磁电流,可达额定电流的6～8倍,称为励磁涌流。此励磁涌流通过差动回路,是实现变压器差动保护的障碍之一,如不采取措施识别励磁涌流,纵联差动保护就会误动作,造成开关跳闸[1,2,3]。

1 变压器励磁涌流

1.1 产生励磁涌流的原因

变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器。电能一磁能一电能转换需要一定的磁场,而在建立磁场的过程中,变压器绕组中会产生一定的励磁电流。变压器绕组中的励磁电流和磁场的关系是由变压器铁心的磁化特性决定的。变压器铁心越饱和,产生磁场所需要的励磁电流就愈大。若变压器在不利的瞬间合闸,则其铁心中的磁通密度就会大增,铁心的饱和情况就会非常严重,因而励磁电流大增,这就是变压器励磁涌流的产生原因[4,5]。

1.2 励磁涌流的特点

励磁涌流具有以下特点:

(1)含有很大比例的非周期分量,往往使涌流波形偏于时间轴的一侧。

(2)含有大量的高次谐波,并以二次谐波为主,因此励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

(3)与短路电流波形不同,励磁涌流波形有间断。

(4)与合闸角有关,合闸角为0时,励磁涌流最大。

2 现有的判别励磁涌流方法

变压器保护启动后,目前的保护程序要识别电流是否为励磁涌流,若是则满足闭锁条件,不再进行跳闸、告警等程序。目前,识别励磁涌流的方法有二次谐波识别法[6,7]、间断角识别法[6,7]、波形相关度识别法[8,9]、引进直流分量的谐波识别法[10]、附加相位判别的二次谐波制动法[11]等,这些方法均利用励磁涌流波形的特点来识别励磁涌流。长期的运行经验表明,变压器差动保护在励磁涌流和故障电流的识别方面还存在一定的不足,而识别励磁涌流的新原理、新办法也还需要实际运行的检验。

3 改进方法

针对现有方法不能完全准确地识别励磁涌流,容易出现误判,从而造成变压器差动保护不能正确动作的问题,本文提出一种能够准确识别变压器励磁涌流并能避免变压器差动保护误动的改进方法。

将闭锁条件判据改为以下任一情况均不发生即判断为满足闭锁条件,发生以下任一情况即判断为不满足闭锁条件。

(1)保护启动后,变压器各侧电流均不减小。

(2)保护启动时,变压器不同电压下任两侧电流大于预设的有流门槛值。

(3)在保护启动后的规定时间内,变压器任一侧最大电流大于预先设定的最大励磁涌流电流。

(4)在保护启动后规定时间内的任一时刻,变压器任一侧电流大于预先设定的对应时刻的电流。

励磁涌流虽无精确的数学模型表述,但都遵守一些规律,即:

(1)励磁涌流只在投入变压器后的较短时间内存在;所以情况(3)、情况(4)只在规定时间内有效。

(2)励磁涌流不会无限大,瞬间最大值不过为变压器额定电流的若干倍,具体倍数与变压器容量、结构等有关,但对一台具体的变压器是可以确定的,所以可以设置一个最大励磁涌流电流值(要考虑一定的余量,也就是该最大励磁涌流电流值要大一些,通过定值整定的方式进入程序),而短路电流可能比这个最大励磁涌流电流值大,超过最大励磁涌流电流值就认为不是励磁涌流(情况(3)),不满足闭锁条件。

(3)励磁涌流产生后会在极短时间内达到峰值,随后迅速衰减(情况(1),注意这里使用的是负逻辑),衰减速度逐渐减慢,所以可以按照这个规律设置这个过程中各个时点的可能的最大励磁涌流值,而短路却不会衰减,超过预先设定的对应时刻的电流值(设置对应时刻的电流值时,也要考虑一定的余量),就认为不是励磁涌流(情况(4)),不满足闭锁条件。

(4)空投故障变压器时,既有励磁涌流也有故障电流,变压器投入后电流也可能先大后小,电流的最大值可能大于最大的励磁涌流值,其衰减幅度也比励磁涌流要小得多,在程序中设置情况(3)和情况(4),可以识别这种情况不满足闭锁条件。

(5)正在运行的变压器,其励磁电流基本恒定,不存在涌流,只要变压器不同电压下任两侧电流均大于有流门槛(情况(2)),即认为变压器正在运行,不满足闭锁条件。

本文提出的识别变压器励磁涌流的改进方法利用了空载投入变压器励磁涌流迅速衰减的特点。而变压器故障引起的短路电流是不会这样衰减的,即使空投故障变压器时,电流中有励磁涌流,该电流衰减后也仍有很大的故障电流。本方法不改变目前变压器保护的基本工作流程,仅特别设计了闭锁判断条件,在变压器保护功能执行前先进行运行方式判别,再根据运行方式选择不同的保护功能和定值,使保护功能更具针对性,使保护能够更加准确地判断是否满足闭锁条件,在识别变压器励磁涌流的同时避免误动。

为适应不同需求,保留了二次谐波制动等目前广泛采用的方法;设置了2位控制字,通过不同的组合,为用户提供4种选择:采用传统方法、仅用改进方法或与门联合使用(传统方法未识别为励磁涌流,同时不满足本方法的闭锁条件)、或门联合使用(传统方法未识别为励磁涌流或不满足本方法的闭锁条件)。

4 结束语

目前,鉴别变压器励磁涌流的原理有多种,有些原理在理论上能够很好地鉴别励磁涌流,但是在实际应用中还存在一些问题。本文立足实际,在保证满足相关规程的前提下,对识别变压器励磁涌流的方法进行改进。110kV变电站主变压器差动保护试验表明,采用本文方法能够有效地防止空投变压器励磁涌流造成的差动保护误动,提高保护装置的运行可靠性,对电力设备及整个电网的安全运行起到重要作用。

参考文献

[1]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,1994

[2]电力系统继电保护规程汇编[M].第2版.北京:中国电力出版社,2000

[3]中国电力出版社.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[M].北京:中国电力出版社,2001

[4]王立大,段周朝.变压器励磁涌流引起保护误动分析[J].电力系统保护与控制,2010,38(10):138-144

[5]张方军.变压器励磁涌流与故障电流判别方法分析[J].广东电力,2006,19(6):5-9

[6]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京:中国电力出版社,1996

[7]朱声石.高压电网继电保护原理与技术[M].第3版.北京:中国电力出版社,2005

[8]安源,刘家军.一种基于波形相关分析识别变压器励磁涌流的方法[J].继电器,2007,35(18):1-5

[9]何奔腾,徐习东.波形比较法变压器差动保护原理[J].中国电机工程学报,1998,18(6):395-398

[10]王祖光,任杰,仇新宏,等.变压器谐波闭锁差动保护新判据[J].电力系统自动化,2006,30(14):50-53

篇4：变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

1、变压器差动保护动作情况分析

1.1某220KV变压器差动保护动作原因分析。以某220KV变电站为例，针对其在充电的过程中，因为励磁涌流的影响，而使得变压器出现差动保护误动的情况进行分析。在励磁涌流的影响下，使得该变电站的2号主变出现了差动保护动作，从而使得变压器的三个侧面的断路器均出现了跳开的问题。具体可见图1。

从上述图中就可以了解到，当220KV变电站2号主变在充电的过程中，出现了空冲的情况，那么会使得C相差电流二次谐波量在9%上下波动。而这时候断路器所出现的跳闸电流也会随之消失一段时间，在这一时间段内，C相差电流二次谐波量会出现一定的增长，会增长到14%。在220KV变电站的2号主变中，主要采用的保护装置就是RCS-978型保护装置，该装置受到励磁涌流影响的主要判断依据就是分相制动原理。这种保护装置中采用的保护程序主要是利用的最早的一个版本，该保护装置中的相关软件在受到励磁涌流的影响下，虽然已经采用了浮动门槛进行保护，但是也使得C相差电流二次谐波量相应的减少，只占到整个装置二次谐波量的15%左右。如果继续维持这样的状况，那么就会使得二次谐波的闭锁性能被影响，从而使得该功能被大大的放开，这样就会使得变压器出现误动的问题。

1.2110KV良村变差动保护动作原因。下面以某110KV变压器为研究实例，针对该110KV变压器的差动保护动作出现的原因进行分析。110KV变压器的望良线6号杆中的B相在接地上出现了故障问题，导致114断路器无法进行接地保护，与接地之间的距离为1个动作，在出现接地故障后，114断路器的27ms范围内出现了严重的三相跳闸问题。同时导致了在1358ms范围内出现了重合闸口，使得144断路器能够实现有效的重合。另外，该变压器中的1号主变在受到励磁涌流的影响下，使得其比率制动的动作出现了迟缓，无法有效的避开励磁涌流的冲击，导致在1358ms路段上，1号主变器三个侧面的断路器的跳动动作均受到了影响，从而就会形成误动问题。详情可见图2。

从图2可以看出，110kV变在区外故障切除及恢复过程中，1号主变高压侧三相电流呈现励磁涌流特征，二次谐波百分比分别为66%、17%、75%。CST231A型保护装置励磁涌流的判据采用的是“或”制动原理。早期的CST231A装置，因为采样精度不高，为避免误闭锁保护，当某相差流小于icd门槛值后就不再参与谐波闭锁的计算，所以虽然A、C两相的谐波含量很高，但因为差流小于icd，所以没有闭锁保护；而B相的谐波含量为17%小于保护装置整定的20%闭锁定值，且处于动作区内，所以变压器差动保护动作。

2、励磁涌流造成差动保护动作的原因分析

根据相关的定律可以了解懂啊，在没有受到励磁涌流的影响下，或者是在没有出现差动保护动作的时候，如果变压器出现故障等问题，那么电流的和也只会表现为0。也就是说，无论电流波形是否出现变化，当输入电流与输出电流相等的情况下，差动保护电流都会是0，并不会出现误动的问题。通常而言，变压器保护都是由保护绕组以及铁芯所构成的。在变压器出现空载合闸情况的时候，或者是其出现了短路问题的时候，就会使得变压器的励磁电流相应的增大，而这样的励磁电流就可以被称作是励磁涌流。励磁涌流在流入到变压器中后，就会使得变压器出现差动保护动作，在一些特殊条件下，变压器就会出现误动的情况。所以，在对励磁涌流导致的差动保护动作进行有效的解决的过程中，就需要从保护定制以及保护原理这两个角度来制定相应的对策，从而防止误动问题的出现。

3、变压器差动保护二次谐波制动门槛整定值

3.1影响励磁涌流大小的因素。影响三相变压器空载合闸励磁涌流的因素很多。根据实践经验，在变压器进行变压器绕组变形和绕组直流电阻试验时，由于向变压器绕组注入了直流分量，其衰减时间较长，也会造成励磁涌流中二次谐波分量的减少。

3.2整定时应考虑的问题。现场和动模大量数据表明，一些正常变压器励磁涌流情况下的二次谐波分量往往比空投到变压器内部故障情况下的差电流中的二次谐波分量还要低。因此，需要从防误动和防拒动两方面综合考虑二次谐波制动门槛值的问题。

4、提高变压器差动保护躲避励磁涌流能力的措施

4.1差动保护定值整定。要想使得变压器在受到励磁涌流影响下，能够保持保护动作不变，就需要将差动保护的二次谐波制定定值设定为15%。而针对一些较为特殊的变压器，可以利用空充的方式来对变压器的二次谐波进行判明，在将变压器中的录波图二次谐波控制在15%以下的时候，则需要將变压器的差动保护二次谐波系数控制在12%左右，这样可以防止误动问题的出现。

4.2RCS-978型保护装置的整改措施。为了能够减少变压器差动保护误动的出现，就需要合理的对相关的保护软件进行升级处理。在对变压器进行空冲的时候，需要合理的利用保护装置来对将上下浮动的励磁涌流谐波所定到具体的值上，然后在空充开始的一段时间内到二次谐波系数降低到设定的值后，在时间逐步推移的过程中，使得二次谐波值尽可能的接近整定值，另外，要针对二次谐波定值的变化进行合理的分析，并且要采取辅助性的手段来对励磁涌流的影响进行判断，从而使得变压器的差动保护躲避能力可以相应的得到提升。

4.3CST231A型保护装置的整改措施。对保护软件进行升级：将原设计中当某相差流小于icd门槛值后就不再参与谐波闭锁的逻辑修改为分3个不同的二次谐波制动区域，并参与谐波闭锁的计算，以增强躲避励磁涌流的能力。

5、结语

本文针对2起变压器励磁涌流引起差动保护误动作的原因进行了分析，提出了提高变压器躲励磁涌流能力的相应措施，实施结果证明措施是有效的，明显降低了由于受变压器励磁涌流的影响造成变压器差动保护动作情况的发生。

篇5：变压器差动保护励磁涌流误动分析及解决方案

在电网运行中,电力变压器若在空载时合闸,变压器铁芯磁通将会处于饱和状态,加上其铁芯材料的非线性特性,可能由此出现的励磁涌流会很大,足够引起电力变压器差动保护误动作。一般来说,变压器差动保护对于区内故障和区外故障还是具有良好的辨别能力的。因此我们的主要问题在于区分并解决励磁涌流引起的故障以及系统内部短路引起的故障。尤其要对变压器差动保护及二次谐波进行研究,尽可能地降低涌流误动的几率。

1 案例分析

1.1 实际案例一某电站于某年的

某电站于某年的7月4号18时32分21秒时刻4820线路带桥开关4812对3#主变产生冲击而使其主变差动保护动作,跳桥开关为4812(系统接线图参见图1所示)。

事故之后,工程人员仔细检查了一次设备并对主变油样进行了全面地分析(波形图参见图2所示),但并没有发现问题的所在。于是便分析变压器差动保护动作过程中的电脑记录的波形,发现冲击3#主变时的励磁涌流在0.162A以上,此值显然要高于启动差动保护的设定值0.14A,而主变差动保护制动电流基本上处于主变高压侧额定电流0.32A以下。所以不难发现,于主变冲击时,ABC三相均处于启动段的差动出口状态。

参见上图,对于A点,进行以下分析:

差动电流为:Iop.a=0.177A,Iop.b=0.241A,Iop.c=0.360A;

二次谐波电流为:Ia2=0.099A,Ib2=0.041A,Ic2=0.082A;

对上述数据进行验算,可求得谐波制动比为:ηa=55.9%,ηb=17%,ηc=22.8%。

对于B点,进行以下分析:

差动电流:Iop.a=0.164A,Iop.b=0.241A,Iop.c=0.325A;

二次谐波电流:Ia2=0.219A,Ib2=0.043A,Ic2=0.078A;

对上述数据进行验算,可求得谐波制动比为:ηa=57.3%,ηb=19.6%,ηc=24%。

我们由上面的分析可看出,AC相中二次谐波分量与基波分量的比值要大于二次谐波制动比20%的整定值(整定值参见表1所示),因此AC相差动出口被闭锁。相对而言,B相由于二次谐波分量偏小,其和基波分量的比值处在20%的整定值以内,因而B相差动出口没有闭锁。

通过表1可以得知,主变差动保护为分相制动的谐波制动模式,并且差动保护B相动作出口,500k V桥开关跳闸。

解决措施如下:考虑到此次主变冲击过程中二次谐波分量值最低为17%,所以工程人员就把主变差动保护二次谐波整定值设置为17%,而且改主变差动保护分相制动的谐波制动模式为或门制动模式。

1.2 实际案例二

某燃机电厂于某年的9月7日6时38分25秒在启动1#燃机,隔离变开关合闸的瞬间,起备变开关突然跳闸,导致厂用电失电事故。

事故之后,工程人员仔细检查了一次设备,但并没有发现问题的所在。于是便分析变压器差动保护动作过程中的电脑记录的波形时发现,在隔离变开关合闸时,保护C相差电流达到0.39pu,根据制动曲线和定值(参见表2所示),C相达到动作出口。B相二次谐波制动比最大值为22%,超过了二次谐波制动比20%的整定值,但AC相二次谐波很小,处在20%的整定值以下。由于电厂所取GE变压器差动保护二次谐波制动逻辑为3取2模式(3相中有2相或2相以上被制动,保护出口才被制动)。从而使差动保护动作出口,跳开起备变开关。

解决措施如下:根据在冲击过程中实际录取的二次谐波制动比的最小值,调整原来的主变差动保护二次谐波制比定值20%到16%。

2 减少涌流误动措施

针对变压器励磁涌流的特点,目前已有很多对其进行辨别的方式,例如变压器回路法、等值电路参数法、电流波形特征识别法、磁通特性识别法、功率差动法等。其中,我们在实际工作中最常用到二次谐波制动方法的要属电流波形特征识别法了。

二次谐波制动模式主要分为三种:分相制动、3取2制动及或门制动,三种制动方式各有各的优点,但均无法避免在工作中产生误动作的情况。此外,对于大型变压器,铁心通常采用冷轧钢片,此时的饱和磁通倍数有所降低,由原来的1.4减少到1.2~1.3,这提高了二次谐波的含量<10%的可能性,参考《大型机组继电保护整定导则》标准中给定的二次谐波制动系数定值15%~20%,说明二次谐波制动于此范围内设定系数有可能会出现变压器保护误动现象。

2.1 二次谐波制动原理新特点

现今像南瑞、GE等主流保护设备在二次谐波制动原理方面也存在着一些新的特征。如GE最新变压器保护T60运用了自适应谐波制动特性,就是通过针对二次谐波比的改变对制动时间进行动态整定,这大大提高了变压器差动保护的灵活性、安全性,尤其是在初始充电和和应涌流情况下效果更为明显。

在旋转速度上,二次谐波是基波的两倍,而且二者的相位也不是保持不变的,这给差动保护设计带来难题。T60很好地解决了这个问题,它一方面对二次谐波和基波的幅值进行动态测量,另一方面检测二者的相位差,确保了涌流检测元件动作/闭锁特性的有效性及可靠性。在系统内部出现故障时,可以促使动作量加大,也保证了在二次谐波量很低的情况下也能得到很好的保护。二次谐波比按以下公式计算:

也就是,以基波电流为参照,观察二次谐波电流大小及相位的改变情况。这很容易就能发现到底是励磁涌流还是内部故障电流。特点是:励磁涌流的二次谐波比相对较大,出现的范围相对较宽;而内部故障电流的二次谐波比相对较小,出现的范围也相对较窄。

南瑞RCS985/978采用分相制动模式,研究认为对于Yn D11接线的变压器采用软件△-Y转换的相位补偿,即对Y侧采取此补偿方式时,对称性涌流将不会出现,适合按相闭锁。

2.2 制动模式的合理选取

在空载时,变压器二次谐波会比较大,而每一次空投每相励磁涌流都有一定的随机性。所以,针对不同的情况,选取合适的制动模式还是比较重要的。对于采用传统相位校正及15%二次谐波整定值的差动保护,若制动模式为分相制动模式时,就有很大的几率产生误动,因为差流中有很大可能性存在一相或两相的二次谐波含量在15%以下。在采取或门制动方式之后,保护动作将会比较安全,对于不同的模式,对于系数值,相对于或门制动,分相制动要更小一点。此外,在正常情况下,发电机的某些部位,比如发电机的出口零起升压变压器,是空投运行非常少的变压器,可以采取分相制动模式,运行效果会更好点。

2.3 合理取二次谐波系数定值

制动系数与空投误动二次谐波是成正比例的,制动系数设定得越小,空投误动二次谐波就会越少,反之,就是越大。次谐波制动系数设定得越大,在内部故障时变压器就能约快速地动作。所以,要找到一个平衡点,考虑双方要求,这对对于变压器安全可靠运行具有重要的意义。

通常励磁涌流会随着变压器及系统的不同而不同,所以对于实际工作中整定值的取定应在对该变压器冲击过程中录取的励磁涌流的波形及合闸时的电源电压分析的基础上进行合理取值,一般通过变量时的波形中产生的励磁涌流和二次谐波的大小来确定的。变压器在五次冲击后,都会有不同的励磁涌流量,因为,每次波形的二次谐波的分量不能作为统计学意义上二次谐波制动系数的分析,但是可以参考为检验定值是否合理的依据,这样可以躲避励磁涌流。

3 结论

对于变压器差动保护误动情况,运用二次谐波制动方式可以有效地解决问题。我们通过分析二次谐波制动机理可知,采用二次谐波制动方式重点在于二次谐波制动模式的合理采用以及二次谐波制动比整定值的合理取值。但在实际工作中,这并不能完全避免变压器差动保护误动情况的出现,所以再次基础上新的改进方案仍然值得我们进一步探索。

参考文献

[1]李本瑜.RCS-978变压器保护二次谐波制动系数整定值探讨[J].继电器,2004,(15).[1]李本瑜.RCS-978变压器保护二次谐波制动系数整定值探讨[J].继电器,2004,(15).

[2]陆东生,何晓明,黄煜铭,褚国伟.一起主变差动保护误动作原因分析[J].变压器,2010,(09).[2]陆东生,何晓明,黄煜铭,褚国伟.一起主变差动保护误动作原因分析[J].变压器,2010,(09).

[3]吴昌设,林琳,刘希嘉.变压器差动保护的励磁涌流制动方法[J].电力科学与技术学报,2009,(03).[3]吴昌设,林琳,刘希嘉.变压器差动保护的励磁涌流制动方法[J].电力科学与技术学报,2009,(03).

[4]金恩淑,刘丽丽,杨明芳,陈韬.Y/Δ接线变压器环流的计算[J].东北电力大学学报(自然科学版),2007,(04).[4]金恩淑,刘丽丽,杨明芳,陈韬.Y/Δ接线变压器环流的计算[J].东北电力大学学报(自然科学版),2007,(04).