耿凡娜，張玉葉

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院；2.咸陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院，咸陽 712000）

變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的一種靜止電器，是交流供配電系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，差動保護則是目前現(xiàn)場運行電力變壓器的主保護。當(dāng)變壓器合閘時，有時可以看到變壓器電流表的指針擺得很大，然后很快返回到正常的空載電流值，這個沖擊電流通常稱之為勵磁涌流[1]。它將流入差動回路造成變壓器差動保護誤動作。因此目前變壓器差動保護的主要矛盾仍集中在準確鑒別勵磁涌流和內(nèi)部故障電流上[2]。

1 二次諧波制動原理

截止到目前，根據(jù)勵磁涌流的不同判據(jù)，國內(nèi)外的相關(guān)文獻已提出了多種鑒別方法，比如二次諧波制動原理[3]等。電流二次諧波制動原理是目前應(yīng)用最多的涌流判別方法，因為與短路故障電流相比，變壓器勵磁涌流最大的特點是含有較大的偶次諧波分量，尤其是二次諧波分量。因此用二次諧波分量與基波分量幅值相比的結(jié)果為判據(jù)，如果其值較大就可以判斷出是勵磁涌流。常用如下的判別式：

式中：Id2是差流中的二次諧波幅值；

Id1是差流中的基波幅值；

K是二次諧波制動比。

二次諧波制動原理判據(jù)簡單，因此在實際保護中易于實現(xiàn)，尤其是微機保護。但可能會出現(xiàn)以下幾個問題：

1.1 當(dāng)變壓器的工作磁通與鐵芯的飽和磁通相對接近時，會導(dǎo)致勵磁涌流中的二次諧波分量降低，很容易造成保護的誤動作；

1.2 由于長距離的高壓輸電線路對地的分布電容值較大，當(dāng)變壓器端部接長線時，內(nèi)部故障的暫態(tài)電流也可能產(chǎn)生比較大的二次諧波分量，很容易造成保護的拒動。

因此，隨著電力變壓器容量增大、電壓等級提高，二次諧波制動原理在實際使用中會面臨一些新的問題。

2 基于電壓突變量的勵磁涌流輔助判據(jù)

以電力系統(tǒng)最常見的單相接地短路來看，故障相電壓驟降，短路電流突然增大；而勵磁涌流的出現(xiàn)是因為變壓器空載投入或外部故障切除后恢復(fù)供電造成的，伴隨著電壓突然增加。由此可見，我們可以利用電壓變化量的不同特點對勵磁涌流和故障進行區(qū)分[4]。

電壓突變量輔助判據(jù)的判別式為：

其中ΔU為電壓突變量，計算公式為：

U (K ? N)是時刻k前一個周波的電壓采樣值。

圖1是整個勵磁涌流判別過程的算法流程圖。首先要滿足差動方程，其次電壓突變量ΔU＞0，二次諧波分量與基波分量比值大于二次諧波制動比，就可判斷為勵磁涌流，保護閉鎖。

式中：U(K)是某一時刻k的電壓采樣值；

N是一周波采樣點數(shù)；

圖1 勵磁涌流判別過程的算法流程圖

3 MATLAB仿真

三相變壓器的基本數(shù)據(jù)為：

SN=450 MVA ，= 220500KV，聯(lián)結(jié)組別為 dyn11，取三相剩磁為（0.7，0.7，-0.7）倍額定磁通，合閘角為900

等效電源的基本數(shù)據(jù)為：

圖2 空載合閘模型仿真圖

空載合閘模型仿真如圖2所示，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 三相剩磁分別為0.7、0.7、-0.7倍額定磁通且合閘角為90°時仿真結(jié)果

4 總結(jié)分析

從圖3可以看出當(dāng)變壓器空載合閘時，合閘側(cè)電壓突然升高，電壓突變量ΔU＞0，二次諧波制動判據(jù)也成立，所以判斷為勵磁涌流而將保護閉鎖。

因此，在原有二次諧波制動原理的基礎(chǔ)上，考慮到電力變壓器容量增大、電壓等級提高等實際現(xiàn)狀，又增加了電壓突變量輔助判據(jù)，從而彌補了二次諧波制動原理的不足，使得該綜合判據(jù)在各種勵磁涌流和故障情況下都能有較好的表現(xiàn)，進而提高了變壓器差動保護的綜合性能。

[1]徐巖，王增平.微機式變壓器保護的若干問題.華北電力大學(xué)學(xué)報.第31卷第1期.2004年1月.

[2]葛寶明，王祥晰，蘇鵬聲，王維儉.電力變壓器的勵磁涌流判據(jù)及其發(fā)展方向.電力系統(tǒng)自動化，2003，27（22）：l-5，30.

[3]邱文征，陳德樹.兩種勵磁涌流二次諧波制動判據(jù)的比較.電力自動化設(shè)備，1998，8（3）.

[4]馮勇，柳煥章，陳學(xué)道.變壓器勵磁涌流的新判據(jù).繼電器，2002，30（10）.