如何區分勵磁涌流與內部故障電流

1、簡(jiǎn)介

在變壓器差動(dòng)保護中，如何區分勵磁涌流與內部故障電流是一個(gè)固有的、不可回避的難題，多年來(lái)一直成為研究的熱點(diǎn)。

　　現在實(shí)際運行的變壓器差動(dòng)保護，主要是采用以二次諧波制動(dòng)原理和間斷角原理來(lái)判別勵磁涌流，其中二次諧波制動(dòng)原理應用最為廣泛。但是由于CT飽和，無(wú)功補償用的并聯(lián)電容或超高壓長(cháng)輸電線(xiàn)分布電容的存在，使得變壓器發(fā)生內部故障時(shí)也會(huì )產(chǎn)生很大的二次諧波，而且隨著(zhù)大型變壓器鐵心采用冷軋硅鋼片后，飽和磁通倍數由1.4降至了1.2~1.3，甚至低至1.1~1.15，使勵磁涌流的二次諧波含量有時(shí)低至10% 以下，這樣二次諧波制動(dòng)原理的制動(dòng)比很難選取，保護就可能存在不正確動(dòng)作;基于間斷角原理的勵磁涌流識別方案也存在著(zhù)受CT傳變影響等問(wèn)題[1~4]。其他有代表性的鑒別勵磁涌流的方法有波形對稱(chēng)原理、波形疊加原理、波形相關(guān)性分析法和波形擬合法。實(shí)際上，由于三相變壓器勵磁涌流的波形特征隨系統電壓和等值阻抗、合閘初相角、剩磁大小和方向、繞組接線(xiàn)方式和中性點(diǎn)接地方式、三相鐵心結構、鐵心材料和組裝工藝、磁滯回線(xiàn)和局部磁滯環(huán)等不同而改變，所以任何以勵磁涌流波形特征為依據的防止由勵磁涌流而引起誤動(dòng)的措施均不能保證變壓器差動(dòng)保護不誤動(dòng)，差別僅是誤動(dòng)次數的多少[5]。

　　不依賴(lài)于勵磁涌流波形特征的方案有：磁通特性識別法[6]，等值電路參數鑒別法[7]。這兩種算法的不足在于都需要預先計算變壓器漏感參數，而且整定困難，其應用前景取決于理論上的進(jìn)一步突破[5]。本文利用變壓器的原始正常模型，推導出了動(dòng)作方程，并提出了保護判據。動(dòng)模實(shí)驗數據驗證了該方案的正確性和可行性。

　　2 基本原理

　　如圖1所示的雙繞組單相變壓器，下面的關(guān)系成立[8]：

　　式中 U1、U2為一、二次繞組的電壓;I1、I2為一、二次繞組的電流;L1、L1為一、二次繞組的漏感;R1、R2為一、二次繞組的電阻;Ψm為一、二次繞組的互感磁通。

　　設變壓器的變比為NT=1。將式(1)中的DΨm/Dt消去得

　　由于式(2)是根據變壓器正常運行的模型得到的，所以它適合于外部故障、勵磁涌流及過(guò)激磁情況。只有內部故障時(shí)，由于變壓器模型本身的內部結構參數發(fā)生了變化，它才不再成立。因此，可以通過(guò)判別式(2)是否成立，來(lái)決定保護的動(dòng)作行為，因而，在勵磁涌流、過(guò)激磁、外部故障情況下保護不會(huì )誤動(dòng)作。下面分別推導兩繞組和三繞組變壓器的動(dòng)作方程，并根據其動(dòng)作方程提出了保護判據。

3 動(dòng)作方程的推導

　　3.1兩繞組三相變壓器的動(dòng)作方程[9]

　　由圖2所示的Y/?接線(xiàn)的三相變壓器，根據電路原理可得到

　　側繞組各相的漏感;R為?側繞組各相的電阻;R為Y側繞組各相的電阻;Ψa,Ψb,Ψc,為兩側繞組的互感磁鏈。