變壓器保護勵磁涌流探討

陳 勇

（攀鋼集團鈦業有限責任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

當變壓器空載合閘時會產生勵磁涌流，如圖1:

設系統電壓

圖1 勵磁涌流原理圖

合閘瞬間在變壓器鐵芯中產生的磁通:

Φ＝Φmsinwt，馬上進入穩態運行，沒有勵磁涌流。

（2）t＝0，a＝0時合閘:

此時勵磁電流if可達額定勵磁電流100倍，即:

而額定勵磁電流約等于額定電流的3%，即:

所以:if＝3iN。

而這是在變壓器沒有剩磁的理想情況下推出的結論，如果變壓器有剩磁時合閘，勵磁涌流會更大，可達10倍額定電流。

當空載合閘時勵磁涌流只出現在高壓側，這樣會產生很大的差動電流，引起差動保護誤動。

圖2 變壓器勵磁涌流的產生機理

2 勵磁涌流識別方法:波形識別

3 勵磁涌流對變壓器差動保護的影響及以往解決措施

（1）利用勵磁涌流中的非周期分量使繼電器鐵芯飽和，自動地提高保護的動作電流，如過去用速飽和鐵芯的差動繼電器。

（2）利用延時動作或提高保護動作值來躲過勵磁涌流。但前者失去了速動的優點，后者降低了保護動作的靈敏度。

（3）用短路電流和勵磁涌流波形的差別來躲過勵磁涌流。

3.1 變壓器保護的勵磁涌流判據

3.1.1 差動保護二次電流調整

目前國內外的變壓器差動保護都采用Y－＞Δ變換調整變壓器差動各側TA二次電流相位。經過深入研究與實驗，我們發現采用Δ－＞Y變換調整變壓器差動各側TA二次電流相位更為合理。

主變保護裝置的勵磁涌流判據可采用分相閉鎖原理。這種方法有利于加快變壓器區內故障的差動保護動作速度，尤其是空投主變時發生內部故障時。現場運行的裝置中，空投于匝間故障變壓器時，這一保護已有多次快速動作記錄。并且從錄波分析來看，如果采用“或”制動的涌流閉鎖方式將在很長一段時間內不能開放差動保護。

3.1.2 變壓器保護勵磁涌流判據

由于剩磁等因素影響，勵磁電流中可能有直流分量，它保持偏于時間軸的一側，而勵磁電流偏于時間軸一側的這一特點使磁通對勵磁電流變化的磁滯回線不與坐標原點相對稱，因此勵磁阻抗在勵磁電流正、負半周是不對稱的，這就意味著勵磁電流含有一定分量的偶次諧波分量。但若沒有直流分量，磁通中隨勵磁電流變化的磁滯回線對坐標原點相對稱，即使磁通進入飽和區，勵磁電流的波形也因出現一定分量的奇次諧波分量而發生畸變。

保護裝置中的差動保護會設有兩種勵磁涌流閉鎖原理。第一種是采用三相差電流中的二次、三次諧波的含量即諧波制動來識別勵磁涌流；第二種是利用波形畸變識別勵磁涌流。當三相中某一相被判別為勵磁涌流，只閉鎖該相比率差動元件。

3.1.3 增強變壓器保護勵磁涌流識別能力的新判據

目前國內應用的變壓器大多采用了磁化特性較”硬”的鐵芯材料，這些變壓器在空充時差電流中的諧波含量常低于傳統的變壓器。并且從現場反饋的情況看，投運前主變進行高壓試驗（特別是測量直阻）后會給變壓器鐵芯帶來較為嚴重的剩磁，往往在這種情況下空投主變時二次諧波含量過低，這就對勵磁涌流識別方法提出了新的要求，僅僅依靠單一的二次諧波含量判據是難以在空充時正確閉鎖差動保護的。

在進一步研究的基礎上，變壓器保護在二次諧波涌流判據上增加了以下功能:

（1）涌流浮動門檻定值功能。投入該功能的情況下，空充變壓器過程中，保護自適應的采用浮動的勵磁涌流二次諧波閉鎖定值，即首先降低諧波閉鎖定值，然后隨時間逐步向用戶整定的定值靠近。

首先，商務英語大都應用在商務貿易中，平常交流中很少使用，經濟貿易談判中，談判必須以自身企業為出發點，給本企業謀取利益。在農產品對外貿易中，所用的詞匯和語法都要和農產品結合起來，也要圍繞著農產品交易進行合作，談判都是以農產品為背景進行的。

（2）諧波趨勢判據。大量數據分析表明，空投變壓器時，二次諧波含量存在一個逐漸上升的趨勢，通過算法來捕捉這個趨勢，如果滿足條件則認為是勵磁涌流。

（3）涌流循環閉鎖功能。在兩相差電流二次諧波含量較高的情況下，對差動保護閉鎖一段時間，提高裝置躲避勵磁涌流能力；同時空投于輕微故障情況下循環閉鎖功能起作用情況下也不會過多的增加保護動作時間。

勵磁涌流識別的難點在于“勵磁涌流的識別”和“空投于內部故障變壓器情況下要求保護快速跳閘”是一對互相矛盾的存在，現場和動模大量數據表明:

（1）某些正常變壓器勵磁涌流情況下的二次諧波含量常常比空投到內部故障下的變壓器二次諧波含量還要低；

（2）曾出現過變壓器內部故障時，二次諧波含量較高的情況。

針對以上勵磁涌流波形和故障波形的特征比較相近的情況，保護裝置采用的勵磁涌流判據必須非常可靠。如果片面追求提高差動保護的勵磁涌流閉鎖能力，將很可能導致空充于故障變壓器時差動保護長時間不能動作，或者可能出現由于TA飽和導致勵磁涌流判據閉鎖差動保護、而引起的內部故障時差動保護拒動的事故。

根據調查，發現全國500kV變壓器空充情況下，由于躲避勵磁涌流失敗導致差動保護動作的情況極少，但在官廳變的750kV變壓器出現了兩次空投C相差電流二次諧波含量極低的情況，導致了保護躲避勵磁涌流失敗。在差電流二次諧波含量如此低（1%～2%），并且在一段時間之內基本不發生變化的情況下是否需要采取很強的閉鎖措施來閉鎖保護是一個需要仔細商榷的問題。

4 判斷變壓器是否存在故障的方法

獲取裝置中的錄波數據后，一般可以從以下幾個方面推測變壓器是否存在內部故障:

（1）電壓是否有明顯的跌落或者波形畸變，如果存在，變壓器故障的可能性較大。

（2）差電流中的二次諧波含量在空充情況下是否隨著時間推移有所增加，如果增加，一般為正常變壓器空充。（這種方法僅在空充初始時刻某一相差電流諧波含量較小的情況適用）。

（3）三相勵磁涌流的幅值差異是否較大，如果是，則發生的故障可能性較大。

（4）涌流的幅值是否較大，如果是，則發生故障的可能性較大。以上幾點需要根據現場反饋的經驗總結得出的，由于保護裝置錄取的波形不一定能完全反映變壓器的實際狀況，最可靠的方法還是對變壓器本體的油樣進行分析。

［1］周鶴良.電氣工程師手冊［M］.中國電力出版社，2008.

［2］劉介才.工廠供電［M］.機械工業出版社，1997.

［3］楊紅.電力系統繼電保護［M］.西南交通大學出版社，2009.