和應(yīng)涌流對(duì)大型變壓器微機(jī)保護(hù)的影響與應(yīng)對(duì)策略分析

摘 要：近些年來(lái)，產(chǎn)生了非常多的變壓器差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)的新?tīng)顩r，就是說(shuō)一臺(tái)變壓器出現(xiàn)合閘空載情況時(shí)，造成相鄰的正在工作的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，也被稱之為和應(yīng)涌流現(xiàn)象，此現(xiàn)象直接威脅著主設(shè)備的運(yùn)行安全。文章根據(jù)這個(gè)情況，主要分析了和應(yīng)涌流原理、特點(diǎn)，和應(yīng)涌流對(duì)大型變壓器微機(jī)保護(hù)的影響，以及應(yīng)對(duì)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)所應(yīng)采取的措施。

關(guān)鍵詞：和應(yīng)涌流；變壓器；差動(dòng)保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM406 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0118-02

大型變壓器在電力系統(tǒng)中屬于非常重要的電氣設(shè)備，它能否安全操作運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)是否保證穩(wěn)定持續(xù)工作。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，變電器中的差動(dòng)保護(hù)始終屬于電量的主保護(hù)，近些年來(lái)，和應(yīng)涌流造成大型變壓器差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注和應(yīng)涌流問(wèn)題，這也是本文研究的重要意義。

1 和應(yīng)涌流分析

1.1 產(chǎn)生和應(yīng)涌流的原理

根據(jù)圖1（a）中表示的并聯(lián)變壓器的狀況分析，設(shè)定運(yùn)行變壓器空載，則產(chǎn)生和應(yīng)涌流的過(guò)程：合閘變壓器沒(méi)有實(shí)施空投時(shí)，運(yùn)行變壓器工作正常，沒(méi)有出現(xiàn)偏磁，側(cè)線電流是負(fù)荷正常的電流。合閘變壓器實(shí)施空投以后，出現(xiàn)了勵(lì)磁涌流，這時(shí)候運(yùn)行變壓器并沒(méi)有出現(xiàn)飽和，運(yùn)行變壓器為空載。經(jīng)過(guò)磁鏈方程綜合，并考慮各個(gè)物理量具備特點(diǎn)，利用周期積分獲得運(yùn)行變壓器和合閘變壓器的偏磁：△Ψ1=-rs2πi2f，△Ψ2=-（rs+r2）2πi2f，其中非周期量是i2f。通過(guò)分析可知，造成運(yùn)行變壓器產(chǎn)生偏磁的主要原因是在電阻系統(tǒng)上非周期量產(chǎn)生的降壓，偏磁△Ψ1和△Ψ2具有的變化趨勢(shì)相同，伴隨著不斷累積的△Ψ2，合閘變壓器出現(xiàn)的磁鏈會(huì)逐步減小，因而將呈現(xiàn)勵(lì)磁涌流衰減現(xiàn)象。因此，△Ψ1和△Ψ2具有相同的變化規(guī)律，當(dāng)合閘變壓器出現(xiàn)飽和時(shí)，運(yùn)行變壓器并沒(méi)有飽和，只會(huì)產(chǎn)生負(fù)向上的飽和。因此，和應(yīng)涌流的產(chǎn)生，必定是在相鄰的變壓器出現(xiàn)合閘現(xiàn)象的若干個(gè)周期以后。

1.2 和應(yīng)涌流的特點(diǎn)

在初始合閘相同的情況下，存在有和應(yīng)用較無(wú)和應(yīng)用時(shí)，空載合閘的變壓器會(huì)表現(xiàn)出比較緩慢的勵(lì)磁涌流。通過(guò)分析，我們能夠得出，無(wú)和應(yīng)用發(fā)生時(shí)，勵(lì)磁涌流會(huì)產(chǎn)生比較快的衰減，產(chǎn)生有和應(yīng)用時(shí)，表現(xiàn)出比較慢的衰減，可是勵(lì)磁涌流表現(xiàn)的幅值最大化是相同的。

勵(lì)磁涌流出現(xiàn)最大值是在第一個(gè)周期，之后恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)，在幾周期合閘之后出現(xiàn)和應(yīng)涌流，幅值表現(xiàn)出首先增大之后減小，衰減速度相較于一般涌流緩慢較多。當(dāng)合閘變壓器正處于峰值涌流時(shí)，母線表現(xiàn)的電壓會(huì)在瞬間降低，這時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)和應(yīng)涌流，當(dāng)勵(lì)磁涌流正處于間斷時(shí)期，運(yùn)行變壓器在直流勵(lì)磁與較高電壓的情況下，會(huì)出現(xiàn)和應(yīng)涌流。因此，和應(yīng)涌流與勵(lì)磁涌流擁有嫌煩的峰值，同時(shí)在時(shí)間上出現(xiàn)交錯(cuò)，不會(huì)產(chǎn)生重疊。

2 和應(yīng)涌流對(duì)大型變壓器微機(jī)保護(hù)的影響

當(dāng)一臺(tái)或是多臺(tái)變壓器產(chǎn)生合閘時(shí)，其與運(yùn)行正常變壓器串聯(lián)或是并聯(lián)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生和應(yīng)涌流。即使和應(yīng)涌流自身具備了同變壓器單臺(tái)勵(lì)磁涌流類似的特點(diǎn)，可是因?yàn)槠渚哂辛耸志徛乃p速度以及其他的特征，致使和應(yīng)涌流產(chǎn)生之后對(duì)變壓器危機(jī)保護(hù)帶來(lái)了影響，進(jìn)而引起了差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)。

差動(dòng)保護(hù)因具有簡(jiǎn)單的動(dòng)作原理，較高的靈敏度，始終被認(rèn)為是保護(hù)變壓器的主力，可是在實(shí)際操作中卻因?yàn)橐幌盗胁幻髟蚨啻萎a(chǎn)生誤動(dòng)，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生是否與和應(yīng)涌流存在關(guān)聯(lián)，以下是來(lái)自幾個(gè)方面的分析。

發(fā)生和應(yīng)涌流時(shí)，不管發(fā)生的是并聯(lián)狀況還是串聯(lián)狀況，針對(duì)于變壓器合閘來(lái)說(shuō)，同變壓器普通的合閘相同，僅在一側(cè)出現(xiàn)電流，其差流就是勵(lì)磁涌流自身。可是針對(duì)運(yùn)行的變壓器來(lái)講，情況則是明顯不同，假定這里的運(yùn)行變壓器正處于空載操作，以單相實(shí)施為例進(jìn)行分析。

①對(duì)于運(yùn)行變壓器產(chǎn)生的串聯(lián)，其差流狀況類似于和應(yīng)涌流并聯(lián)變壓器運(yùn)行，因?yàn)樽儔浩鞅Ｗo(hù)自身具備的勵(lì)磁電流，所以出現(xiàn)了不同的制動(dòng)電流，主要是因?yàn)樵跁r(shí)間上存在著相反極性的操作，所以，制動(dòng)電流在串聯(lián)時(shí)要明顯比并聯(lián)時(shí)大，這種情況有利于差動(dòng)保護(hù)。

②合閘變壓器一次側(cè)涌流才表現(xiàn)的波形特點(diǎn)同一般變壓器實(shí)施合閘操作時(shí)出現(xiàn)的勵(lì)磁涌流并沒(méi)有顯著的不同，僅僅是變慢了衰減速度而已，因此對(duì)勵(lì)磁涌流鑒別的現(xiàn)存方法依然能夠使用。在運(yùn)行變壓器產(chǎn)生的和應(yīng)涌流，從其產(chǎn)生的本質(zhì)分析也是因?yàn)槠胖率棺儔浩黠柡鸵l(fā)的，多以電流一次的波形特點(diǎn)同勵(lì)磁涌流并沒(méi)有顯著的差異。同時(shí)因?yàn)楹蛻?yīng)涌流產(chǎn)生的間斷角比180°小，判據(jù)勵(lì)磁涌流操作條件相較于一般的合閘變壓器具備的勵(lì)磁涌流更加良好，易于辨別。

③和應(yīng)涌流出現(xiàn)并聯(lián)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行變壓器產(chǎn)生的涌流波形能夠獲知，雖然和應(yīng)涌流具備的幅值表現(xiàn)出先增大后減小的現(xiàn)象，可是始終比較高的是諧波二次的含量，并且起伏情況不明顯，僅僅是伴隨著飽和變壓器的變化程度而變化。因此，假如電流互感器能夠?qū)y(cè)電流實(shí)施正確轉(zhuǎn)變的話，產(chǎn)生的和應(yīng)涌流并不能對(duì)檢測(cè)差動(dòng)保護(hù)中的涌流操作造成直接性的影響。

④出現(xiàn)和應(yīng)涌流，造成變壓器中衰減涌流的速度減慢，更加容易形成相應(yīng)變壓器對(duì)應(yīng)側(cè)的飽和，隨之增加的還有飽和的嚴(yán)重性。因?yàn)楹蛻?yīng)涌流并聯(lián)時(shí)合閘與運(yùn)行變壓器表現(xiàn)出了相似的特點(diǎn)，涌流僅存在一側(cè)，由于衰減速度減慢造成了更急嚴(yán)重的飽和現(xiàn)象，進(jìn)而造成差流波形產(chǎn)生比較嚴(yán)重的形變，間斷角完全消失，對(duì)其諧波進(jìn)一步分析說(shuō)明：二次諧波含量在一般情況下不會(huì)出現(xiàn)下降的情況，因此不會(huì)影響到二次諧波的制動(dòng)原理。可是因?yàn)殍b別涌流原理存在著比較敏感的飽和，會(huì)存在著不利的影響。

在具體操作中，變壓器的一些保護(hù)設(shè)置為了能夠提升內(nèi)部變壓器動(dòng)作故障的較快速度，在對(duì)變壓器檢測(cè)存在負(fù)荷電壓和電流時(shí)會(huì)出現(xiàn)涌流制動(dòng)的退出操作。這樣在變壓器操作時(shí)出現(xiàn)的和應(yīng)涌流極易存在誤動(dòng)。

3 應(yīng)對(duì)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的措施

經(jīng)過(guò)分析，長(zhǎng)期作用于和應(yīng)涌流中的非周期分量造成的局部電流互感器的飽和暫態(tài)以及降低的二次諧波含量差流是差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)出現(xiàn)的重要因素。因此需要采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行有效防范。

①為了有效避免互感器出現(xiàn)電流的暫態(tài)飽和，可以在情況允許時(shí)將TA的P級(jí)更替為TP級(jí)。可是由于現(xiàn)場(chǎng)條件出現(xiàn)的制約，實(shí)現(xiàn)這種方法比較困難。因此可以在保護(hù)設(shè)備中添加較慢非周期分量衰減的局部調(diào)流互感器飽和暫態(tài)判據(jù)。

②在靈敏度符合要求的情況下，對(duì)于變壓器產(chǎn)生的差動(dòng)保護(hù)數(shù)值可以適當(dāng)?shù)奶岣撸@個(gè)辦法也能夠有效的防止和應(yīng)涌流引發(fā)的差動(dòng)保護(hù)出現(xiàn)的誤動(dòng)。這個(gè)措施在我國(guó)一些大壩發(fā)電廠中應(yīng)用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐具有良好的效果。

③盡可能避免出現(xiàn)和應(yīng)涌流的操作運(yùn)行，變壓器發(fā)生合閘空載時(shí)，工作中的變壓器可拉開(kāi)其中性點(diǎn)，盡量減少兩個(gè)變壓器之間利用公共母線產(chǎn)生過(guò)的耦合電壓，以便能夠有效避免或是盡可能減少和應(yīng)涌流操作，防止出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)。可是采用這個(gè)方法需要考慮過(guò)電壓器對(duì)變壓器產(chǎn)生的損害。

④要想對(duì)和應(yīng)涌流產(chǎn)生的差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)現(xiàn)象根本解決，主要有兩種方法：一是不再使用差動(dòng)保護(hù)的方法，尋找一種更加可靠的保護(hù)方式，進(jìn)而避免涌流存在的問(wèn)題，比如保護(hù)變壓器模型的原理，基本上能夠擺脫涌流和過(guò)勵(lì)磁電流造成的影響；另一個(gè)是不斷完善差保護(hù)，使其對(duì)于和應(yīng)涌流有識(shí)別的能力。

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)和應(yīng)涌流產(chǎn)生原理的分析，說(shuō)明和應(yīng)涌流的產(chǎn)生于勵(lì)磁涌流在本質(zhì)上存在相同點(diǎn)，具有類似的波形特點(diǎn)。文章探討了出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的主要原因，并且提出了一些列的應(yīng)對(duì)措施，可為相關(guān)工作者提供參考。

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