1、變壓器勵磁涌流識別方法分析摘要：電力變壓器是電力系統中重要的主設備之一，它遭受破壞時不僅會造巨 大的經濟損失，而且還會造成大面積的系統停電。勵磁涌流一直都是造成變壓器 差動保護誤動的重要因素，所以研究更靈敏更準確的變壓器勵磁涌流識別方法具 有十分重要意義。本文對變壓器勵磁涌流特點和產生機理作了簡單的總結。對勵 磁涌流的識別方法作了有條理的分類和對比分析。關鍵詞：電力變壓器；勵磁涌流識別；等效瞬時電感；內部故障1 變壓器勵磁涌流的國內外研究現狀變壓器勵磁涌流一直是變壓器保護問題研究的重點方向，如何防止變壓器勵 磁涌流引起電流縱聯差動保護誤動，以及區分勵磁涌流與內部故障是一個固有的， 不可回避的難

2、題。通常采用的勵磁涌流鑒別原理中較為成熟且應用廣泛的有二次 諧波原理，間斷角原理，波形對稱原理等。根據用于辨識勵磁涌流所使用變量的差異，可簡單地分為下面這三大類： 基于電流量，基于電壓量，基于電流和電壓量的識別方法等。同時，隨著人 們研究領域的逐步擴大，研究的層面的程度不斷深入，許多現當代的比較智能的 方法也積極地運用到識別勵磁涌流上面來，其中具有典型性的是小波理論，神經 網絡和模糊理論等1。2 勵磁涌流產生的物理過程及其特點和影響因素圖2-1是一個單相變壓器參數換算到一次側后得到的等效模型。L1、r1、i1、 u1 分別為一次側漏感、電阻、電流和端電壓： Lm、 rm、 im 分別為勵磁電感

3、、勵 磁電阻與勵磁電流，屮為原副邊的互感磁鏈。圖 2-1 單相變壓器等值電路如圖 2-1，根據變壓器的磁化特性曲線，涌流產生的差流的大小和勵磁支路 的參數有關，也和鐵芯的飽和程度有關。區外故障和正常運行時鐵芯不飽和，差 流電流值很小，一般不會超過額定電流值的 2%5%。變壓器勵磁支路電流在正常 運行和區外故障這兩種情況下對于電流縱聯差動保護的影響往往可以常常乎略不 計。但是當變壓器不空載合閘或者當發生了外部故障消除之后電壓升高到正常的 電壓值時時，變壓器電壓將會從零或很低的值瞬間升高到正常工作電壓。在這個 電壓升高瞬間，變壓器鐵芯也許會達到深度飽和狀態，然后出現很大的瞬時勵磁 電流，這個瞬時電

4、流就叫勵磁涌流。涌流產生的電流數值的最大值可以達到額定 電流的 68 倍，涌流的大小與變壓器的額定的容量大小有關系2。3變壓器勵磁涌流識別方法分析基于電流量的勵磁涌流識別方法勵磁涌流中含有較多的偶次諧波分量，其中以二次諧波含量最為豐富，可以 通過比較差動電流中二次諧波電流與基波電流幅值之比判別是否為勵磁涌流。當 比值較大時，判斷為勵磁涌流，比值較小時，判斷為故障電流。當出現勵磁涌流時應有：K 二次諧波制動比，可調整。基于波形特征的勵磁涌流識別方法勵磁涌流波形存在間斷角且不對稱的特點，而故障電流波形基本對稱，波形類似于標準正弦波的形式據此可構成基于波形特征的勵磁涌流識別方法。1）間斷角原理 變壓

5、器出現勵磁涌流時，其波形會出現明顯的間斷特征，而故障電流則沒有 明顯的間斷。該原理主要依據間斷角的大小來識別涌流，為防止對稱性涌流時的 誤判，當間斷角較小時附加波寬判據2。2）波形對稱原理勵磁涌流波形存在間斷角且不對稱的特點，而故障電流波形基本對稱，類似 于標準正弦波的形式，據此可構成基于波形對稱原理的勵磁涌流識別方法。在實 現過程中人們提出了很多不同的方案：積分型波形對稱原理，將差動電流進行微 分求導原理等。從數字濾波的角度來分析，波形對稱判據的構成實質上是差分后 差動電流中偶次諧波的瞬時值與奇次諧波包括基波分量的瞬時值相比。與二次諧 波制動原理相比，波形對稱判據充分利用了二次諧波以上的偶次

6、諧波分量，提高 了保護躲勵磁涌流的能力。基于電流量和電壓量的勵磁涌流識別方法上述原理僅用到變壓器的電流量，而同時利用變壓器的電壓電流量能準確描 述一臺變壓器的運行狀態并有望得到較好的鑒別涌流的效果。隨著新型微機保護 的發展，綜合電壓和電流兩個狀態變量來描述變壓器的運行狀態，為變壓器勵磁 涌流的識別和新型主保護的研究提供了新的方法和途徑。目前主要分兩類：磁通 特性原理和等效瞬時電感原理。1）基于磁通特性勵磁涌流識別方法磁通特性原理就是利用內部故障和勵磁涌流時變壓器磁鏈 差流曲線的差別， 來構成磁通特性的識別方法。經試驗所得的差動電流與變壓器磁鏈關系曲線顯示， 當變壓器產生涌流時d屮/di隨著i的

7、變化在大值和小值間周期性的變化；而對于 變壓器內部故障狀態，d屮/di基本不變且數值較小，這一特征成為勵磁涌流識別 的重要判據3。2）基于等效瞬時電感的識別方法原理分析3根據單相變壓器的 T 型等效電路，得到下面這個原邊繞組的回路方程：式中：為原副邊差流，rk為等效電阻，Lk為等效瞬時電感，u1為原邊繞 組端電壓。變壓器的磁化曲線具有非線性特性，在正常運行時候，變壓器工作點位于磁 化曲線的線性段，此時勵磁電感較大，空載合閘產生勵磁涌流時，變壓器鐵芯交 替工作在磁化曲線的線性段和飽和段上，相應的勵磁電感將經歷一個由大變小， 再由小變大的變化過程。當變壓器繞組發生匝間短路時，相當于在勵磁支路并聯 一個短路的第 3 繞組，此時的勵磁電感比正常運行時的數值要小，而且基本不變。 根據上述特征，在引入電壓量后，可利用計算出的勵磁電感大小和變化規律來識 別勵磁涌流和內部故障。4. 結論在廣泛搜集與查閱了國內外相關領域文獻資料的基礎上，對現有的涌流識別 和抑制方法進行了深入研究，分析了它們各自的優點與不足，并且從中發現對于 現代變壓器保護，僅靠一種判別方法都還不能做到 100%正確識別勵磁涌流，需 要將多種識別方法結合起來使用，取長補短。保證在變壓器保護中，能正確識別 勵磁涌流，減少保護誤動，提高保護正確動作率。參考文獻：1張嚴