【正文】 T1 的每周期磁通變化量 ΔΨ 1為： ΔΨ 1= ??1()tTssURidt???= 1239。圖 43 中在開關 K 閉合之前，只有空載變壓器 T1 的勵磁電流 i1流過系統(tǒng)側。.L。.L。28 圖 42 并聯(lián)和應涌流仿真 從圖中可以看出，并聯(lián)和應涌流的主要特點如下： 1）T1 中的和應涌流在合閘變壓器 T2 勵磁涌流持續(xù)一段時間后才產生，兩臺變壓器的涌流交替出現(xiàn)，方向相反，且不會重疊。 變壓器 T1 中產生和應涌流之后，由于 i1和應涌流的逐漸增大，i 1在一個周期的積分值也在逐漸增大，因為 i1與 i2方向相反，由式（）可知，隨著i1和應涌流的增大，最終將導致 ΔΨ 1為零，此時 i1和應涌流達到最大值，之后，T1，T2 中的磁鏈開始衰減。 26 圖 41 并聯(lián)運行變壓器和應涌流等效電路在圖 41 所示等值電路中設系統(tǒng)電源電壓為 US，系統(tǒng)電阻為 Rs，系統(tǒng)電感為 LS, 變壓器 T1 的原邊等效電阻為 R1，電感為 L1，變壓器 T2 的原邊等效電阻為 R2，電感為 L2，i s為系統(tǒng)的電流，i 1為流過變壓器 T1 的電流，i 2為流過變壓器 T2 的電流。25第四章 變壓器和應涌流仿真及分析 發(fā)電廠和變電站中有很多并列運行的變壓器和發(fā)電機變壓器組。20 圖 35 三相剩磁分別為 、 倍額定磁通且合閘角為零時仿真結果2）三相剩磁為（，—）倍額定磁通，合閘角為 30176。(3)三相勵磁涌流中有一相或兩相二次諧波含量比較小，但至少有一相比較大。當一次側三相電流中兩相涌流的方?向相同且直流分量相差不大時，二次側涌流中就有一相涌流的直流分量很小，甚至為零，波形特征表現(xiàn)為該相涌流對稱于時間軸，稱為對稱涌流。若 增大，則間斷角也增大，相應的二次諧波成分也S??增大，當 增大時，間斷角和二次諧波成分也隨之減小。在空載合閘時，為簡化分析過程，假設電源內阻抗為零，且電源電壓是純正弦電壓，既 u=U sin( ) ()m???t式中: 為電壓合閘初相角?；诖磐ㄌ匦缘脑?、等值電路法原理、等值方程原理以及功率差動原理就是一次有益的探索，但是這些新原理在實際應用中還存在著大量的問題，需要更進一步的完善和發(fā)展。間斷角原理利用了電流波形間斷角特征來識別勵磁涌流，與二次諧波制動原理相比利用了更多的信息。由于上式是根據變壓器正常運行的模型得到的，所以在變壓器正常運行、外部短路、空載合閘和過勵磁等情況下均滿足，只有內部故障時，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，從而可以區(qū)分內部故障和勵磁涌流。與上述兩個結論對應的有：（1）內部匝間短路時，故障繞組的對地導納是該繞組短路匝數的一個非線性函數，且隨內部故障匝數的增大而變大。5. 等值電路法這類方法將變壓器整體看成一個阻抗，通過測量端電壓和端電流計算變壓器的等效阻抗或者等效導納，通過阻抗或者導納的變化來鑒別勵磁涌流。奇異點檢測利用了小波變換模極大值原理，檢測的是差流狀態(tài)突變而產生的第 2 類間斷點，奇異點與涌流間斷角相對應。涌流間斷角處電流非常小，幾乎接近于零，而 A/D 轉換芯片正好在零點附近的轉換誤差最大，需要高分辨率的 A/D 轉換芯片。2. 間斷角閉鎖原理 間斷角閉鎖原理的變壓器差動保護率先由我國于 60 年代提出并制成樣機 [14]，其模擬式保護裝置已經得到廣泛應用。由于以上的原因，二次諧波制動是目前為止在變壓器微機保護中應用最廣泛的勵磁涌流判別方法。近十多年來，國內外學者一直致力于變壓器繼電保護的研究，提出了許多判別勵磁涌流的新原理和新方法。但是當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，可能會出現(xiàn)很大的暫態(tài)勵磁電流，其值可達額定電流的 6~8 倍，而且持續(xù)時間長。因此，變壓器差動保護的動作判據為 ()max1bpjniI??式中： I jbpmax為差動保護的最大不平衡電流。變壓器有兩個及更多電壓等級,構成差動保護所用的電流互感器的額定參數各不相同，它們的飽和特性和勵磁電流（歸算到同一側）也都是不同的。T則由 I2=n I1知，式（）可進一步表示為： T () 1212InBTA?由 I139。LH12圖 21 雙繞組變壓器差動保護單相原理接線圖II 2 分別為變壓器依次側和二次側的一次電流，參考方向為母線指向變壓器：I 139。電氣主設備內部故障的主保護方案之一是差動保護，差動保護在發(fā)電機上的應用比較簡單。80年代國外開始研制發(fā)電機及變壓器整套微機保護。變壓器每相原副邊電流之差（正常運行時的勵磁電流）將作為變壓器差動保護不平衡電流的一種來源，特別是當變壓器過勵磁運行時，勵磁電流可達變壓器額定電流的水平，勢必引起差動保護誤動作。1990 年印度 Verma 等也發(fā)表了變壓器全套微機保護的研究成果。因此，變壓器保護分電量保護和非電量保護兩種。油箱內故障時產生的電弧，不僅會損壞饒素的絕緣、燒毀鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸。(4)介紹了和應涌流現(xiàn)象產生的機理及其特點，利用 MATLAB 軟件對和應涌流進行了仿真實驗，討論了和應涌流對變壓器差動保護和后備保護的危害，并在此基礎上提出了相應的防范措施。近些年來，出現(xiàn)了多起由于和應涌流引起的空投變壓器導致相鄰變壓器或發(fā)電機差動保護和后備保護誤動的現(xiàn)象。電流差動保護建立在基爾霍夫電流定律的基礎上，具有另好的選擇性，不但能夠正確區(qū)分區(qū)內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無時限的靈敏快速的切除區(qū)內各種故障，所以這種保護被廣泛的應用在了線路及其變壓器的主保護。論文最后以兩單相變壓器并聯(lián)運行為例，利用勵磁涌流偏向時間軸一側的特點，解釋了和應涌流的產生機理及其變化特點，指出和應涌流產生的本質原因是由于合閘變壓器勵磁涌流流過系統(tǒng)電阻使得其它變壓器工作母線電壓偏移，導致鐵心飽和造成的。差動保護是變壓器的主保護，變壓器在空載合閘或外部故障切除后恢復供電時，差動回路會流入勵磁涌流，若差動保護不能識別并躲過此電流，就會發(fā)生誤動。因此應根據變壓器容量等級和重要程度裝設性能良好、動作良好的繼電保護裝置，以防止變壓器大型事故的發(fā)生。大量研究工作已揭示單臺變壓器勵磁涌流的產生機理、波形特征和變化特點，同時提出多種鑒別勵磁涌流方法和防止勵磁涌流引起誤動的措施，在實際應用中主要有二次諧波制動判據、間斷角原理判劇和波形對稱判劇等，但這些方法都有其不足之處。1．2 本文的主要研究工作(1)對變壓器差動保護的的工作原理，及其背景知識與發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析與介紹。變壓器的故障可分為油箱外和油箱內兩種故障。此外，對于中性點不接地運行的星形界限變壓器，外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行工況下回使變壓器過勵磁，引起鐵芯和其他金屬構件的過熱。國外在 70 年代即對變壓器個別保護的計算機實現(xiàn)開展研究。電氣主設備內部故障的主保護方案之一是差動保護，差動保護在發(fā)電機上的應用比較簡單。電流差動保護原理是由C.H.Merz和B.Price在1904年提出的，其理論基礎是基爾霍夫電流定律，它是電力變壓器的主保護，也是各種電氣元件使用最廣泛的一種保護方式。1987年在我國首先研制成微機式發(fā)電機失磁保護系統(tǒng)，在此基礎上于1989年開發(fā)研制成發(fā)電機全套微機保護，并于1994年研制成我國第一套適用于60萬kw及以下容量水、火發(fā)電變壓器組全套微機保護。正常運行中的變壓器，根據電力系統(tǒng)的要求，需要調節(jié)分接頭，這又將增大變壓器差動保護的不平衡電流；變壓器差動保護應能反應高、低壓繞組的匝間短路，而匝間短路時雖然短路環(huán)流中電流很大，但流入差動保護的電流可能不大；變壓器差動保護還應能反應高壓側（中性點直接接地系統(tǒng)）經高電阻接地的單相短路，此時故障電流也較??；當變壓器繞組匝間短路時，變壓器仍帶有負荷，這就是說變壓器內部短路時被保護設備仍有流出電流，影響保護的靈敏動作。set r239。因此，式（）變?yōu)樽儔浩骺v差動保護中電流互感器變比選擇的依據。調整分接頭實際上就是改變變壓器的變比，其結果必將破壞電流互感器二次電流的平衡關系，產生了新的不平衡電流。如果認為其它不平衡電流已經有效的消除或躲開，那么 Ie就成了變壓器差動回路中的不平衡電流，即流入變壓器的各端子電流相量之和等于變壓器的勵磁電流。無論是傳統(tǒng)的模擬式保護，還是目前普遍應用的數字式保護，變壓器差動保護在實施中主要需要解決兩個問題：一是鑒別勵磁涌流和故障電流；二是區(qū)分外部故障和內部故障。表達式為：Id2/Id1K式中：I dI d2分別是差流中的基波和二次諧波幅值；K—二次諧波制動系數，常取值為 ~。二次諧波制動比應該如何選擇才更科學？(3)對于二次諧波制動原理，通常采用一相制動三相的方案，即三相差流中有一相差流的二次諧波含量超過定值就閉鎖整個差動保護，可以保證保護在勵磁涌流情況的不誤動和內部故障情況下的正確動作。而二次諧波制動的比率差動保護必須附設其他過勵磁閉鎖判據（如五次諧波制動判據） 。 目前，小波變換在此方面的應用研究如火如荼，但一直以來主要集中于高次諧波檢測和奇異點檢測，此外并未發(fā)現(xiàn)大的突破。這種方法實際上是間斷角原理的推廣。參考文獻中提出了一種基于變壓器導納型等值電路中檢測對地導納參數變化來鑒別變壓器內外部故障的方法。該方法是從勵磁涌流產生的本質原因—變壓器鐵芯磁路飽和出發(fā)，通過提取磁通變化特征來識別勵磁涌流和故障電流。(一) 全面提取涌流特征，提高勵磁涌流識別能力，改善變壓器差動保護性能。 縱聯(lián)差動保護原理上完全不反應外部短路，因此取得了被保護設備在內部故障時保護動作的靈敏性、快速性和選擇性，被廣泛用于電氣主設備和輸電線的主保護。下圖為變壓器的分段磁化曲線圖。當磁通 〈 時，變壓器鐵芯不飽和，勵磁電感無窮大，電流等于 0；?S當 時，變壓器鐵芯飽和，勵磁電感迅速減小，從而產生了勵磁電流，S分析知道勵磁涌流是由于變壓器空載投入產生的暫態(tài)磁通涌流。三相變壓器空載和閘時，三相繞組都會產生勵磁涌流。rBu.其他兩相仍為偏離時間軸一側的非對稱性涌流。圖 34 仿真系統(tǒng)接線圖三相變壓器的基本數據為：S =450MVA，U /U =220/500 kV , 接線方式 Δ／Y0－11。同時跟變壓器的勵磁支路中等效勵磁電感有很大的關系。該涌流在合閘變壓器勵磁涌流持續(xù)一段時間才能產生，電流幅值可達額定電流的數倍，偏向時間軸的一側，然后逐漸增大，達到最大后又逐漸衰減，這個涌流被稱為和應涌流。 。i2=, Ψ 2=。4．3 串聯(lián)運行變壓器和應涌流分析及仿真串聯(lián)運行變壓器和應涌流的產生機理與并聯(lián)運行變壓器和應涌流的產生機理相似，但特點有不同之處。.L。.L。為折算到變壓器 T1 電源側的變壓器 T2 勵磁涌流。tTit??（）此時，i 1達到最大，從這點以后，i s波形開始對稱，T1 每周期磁通變化ΔΨ 1符號相反，和應涌流 i1逐漸衰減。仿真結果如下圖31 圖 串聯(lián)和應涌流仿真從圖中可以看出，此時變壓器 T1 的一次繞組流過的是和應涌流與勵磁涌流之和，而二次繞組流過的是空載合閘變壓器 T2 的勵磁涌流。當空投變壓器產生勵磁涌流引起系統(tǒng)電阻上的電壓降時，導致公共點電壓非周期偏移，從而使得兩變壓器的磁鏈相互