【文章內(nèi)容簡介】 ，就可以計(jì)算出非周期分量和各次諧 波分量。通常關(guān)心的是勵磁涌流中非周期分量和高次諧波分量的含量（即她們與基波分量的相對大?。ｏ@現(xiàn)在上述簡化的飽和特想的前提下，它們至于間斷角有段，與勵磁涌流的幅值 ?I 無關(guān) 綜上所述，單相變壓器勵磁涌流有以下特點(diǎn) （ 1） 在變壓器空載合閘時(shí)，涌流是否城市女生及涌流的大小與合閘角有關(guān)，合閘角 α =0 和 α = π時(shí)勵磁涌流最大。 （ 2） 波形完全偏離時(shí)間軸一側(cè)，并且出現(xiàn)間斷。涌流越大，間斷叫越小。 （ 3） 含有很大成分的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大 。 （ 4） 含有大量的高次諧波分量，而以二次諧波為主，間斷角越小，二次諧波分量越小。 三相變壓器勵磁涌流的特征 目前各國電力系統(tǒng)均采用三相制，所以電力系統(tǒng)中的變壓器大多是三相變壓器。三相變壓器可以用三個單相變壓器組成，這種三相變壓器稱為三相變壓器組 。如果把三個單相殼式變壓器的鐵芯構(gòu)成一體，則稱為三相殼式變壓器 。還有一種由鐵扼把三個鐵芯柱連在一起的三相變壓器，稱為三相心式變壓器。三相變壓器的磁路結(jié)構(gòu)和繞組的連接方式很多，它們對勵磁涌流的大小和波形有較大的影響。大型變壓器一般都是由三 個單相變壓器組成的變壓器組，由于三個鐵芯的磁路完全獨(dú)立，所以以上單相變壓器勵磁涌流的分析方法也適用于這種三相變壓器。 三相變壓器空載合閘時(shí)，三相繞組都會產(chǎn)生勵磁涌流。對于 YDll 接線的三相變壓器，引入每項(xiàng)差動保護(hù)的電流為兩個變壓器繞組的差值，其勵磁涌流也應(yīng)該是兩個繞組勵磁涌 6 流的差值，即 BArA iii .... ??? ?? ， cBrB iii .... ??? ?? ， AcrC iii .... ??? ?? ， AcrC iii .... ??? ?? 。兩個勵磁涌流相減后，涌流的時(shí)域特征和頻域特征都有所變化： ??m ， ??sat ；三相剩磁. ?? Ar ， .. ????? CrBr ； A 相的合閘角 0?a? 。由于三相電壓時(shí)對稱的，故 3/4?? ?B ，3/2??Ca 。經(jīng)計(jì)算 CBA iii ... , ??? 的波形如圖 14（ a）所示， rCrBrA iii ...... , ??? 的波形分別如圖14（ b），（ c），（ d）所示。在圖 14（ a）中，要注 意 CBA iii ... , ??? 最大值出現(xiàn)時(shí)刻： Ai.? 是正向涌流，在 ???t 時(shí)達(dá)到最大值； Bi.? 是反向涌流，因此在 3/2?? ?t （即 ??? 2?? Bt ）時(shí)達(dá)到最大值； ci.? 也是反向涌流，最大值發(fā)生在 3/4?? ?t 處。 CBA iii ... , ??? 的間斷角和二次諧波分別在 ， ， ,和 % ， %， %。 [1] （ a）波形； (b) rAi ..? 波形；（ c） rBi ..? 波形；（ c） rCi ..? 波形 三相變壓器勵磁涌流波圖 14 7 分析三相變壓器的勵磁涌流是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題。在分析過程中往往要加入許多假設(shè)和簡化條件，這樣才能求得空載合閘于最嚴(yán)重條件下的勵磁涌流特征。根據(jù)上面的算例，對于一般情況下，三相變壓器的勵磁涌流有以下特點(diǎn) : （ 1）由于三相電壓之間有 120o 的相位差，因而三相勵磁涌流不會相同，任何情況下空載投入變壓器，至少在兩相中要出現(xiàn)不同程度的勵磁涌流。、 （ 2）某相勵磁涌流（ iμ .)可能不再偏離時(shí)間軸的一側(cè)，變成對稱的勵磁涌流。其他兩項(xiàng)仍為偏離時(shí)間軸一側(cè)的非對稱勵磁涌流。對稱性涌流的數(shù)值比較小。非對稱性涌流仍含有大量的非周期分量，但對稱性涌流中無非周期分量。 （ 3）三相勵磁涌流仍有一相或兩相二次諧波含量比較小，但至少有一相比較大。 （ 4）勵磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角顯著減小，但其中又以對稱性涌流的間斷角最小，但對稱性涌流有另外一個特點(diǎn)：勵磁涌流的正向最大值與反相最大值之間的相位相差 ‘波寬’，顯然穩(wěn)態(tài)故障電流的波寬為 180o。 外部故障切除后變壓器恢復(fù)性涌流特點(diǎn) 圖 15 為變壓器有載合閘的等效電路模型圖。其中內(nèi)阻抗為 11 LjR ?? 入，原邊電 流為 1i ，負(fù)載阻抗為 22 LjR ?? 。負(fù)載電流為 2i ,勵磁阻抗為純電感 mL ,勵磁電流 為 mi ，主磁通為 ? 。則根據(jù)基爾霍夫定律，有 : 122221111 UdtdiLiRdtdiLiR ???? () dtdiLiRdtdiL mm 2222 ?? () miii ?? 21 () dtdiLdtd mm?? () 由以上的幾個式子整理可得到 1211211 1 UiRiRdtdLLLL mm ????????? ?? ? （ ） 8 變壓器有載合閘電路模型圖 15 假定勵磁電抗為常數(shù)，并且負(fù)載阻抗非常的小，可以忽略不計(jì)，同時(shí)忽略變壓器漏磁的影響。設(shè)系統(tǒng)原邊電源電壓為 mm LtU ),sin(1 ?? ? 采用平均電感 mavL 后， Lm與 ? 的關(guān)系 為： mavm Li?? ，則有： ? ? ? ? ? ????????? ???????????????? ? 2s i ns i ns i n112112111T tmm eXRtXRtUKTdtd ????????? （ ） 其中： ?????? ??? 121111 LLLLRLTm avm av 21212 RR LLT ??? ? ?2arctan T?? ? ? ? ? ? 1222112 ??? TLLX ?? ?????? ???11211 LLLLKm avm 合并整理式（ ）可以得到 ? ? ? ? 21 2110 s i n T tmT tmm eett ?? ????? ??????? （ ） 其中： 2110 1 kqKU mmm ??? ? ? ? ? ?????? ?????????? ?? 1c os1c os12221121211 k kkTKTqKU mmm ???? ? ?1c os 2 112212 ?? kUTkkK mmm ?? 1211 XRk ? 122 TTk ? 9 ? ?t?? arctan1 ? ?????? ??212 11Tq? 從式子（ ）可以看出穩(wěn)態(tài)分量外，還有兩個自由分量，均按各自的時(shí)間常數(shù)衰減。 [1] 變壓器空載勵磁涌流與恢復(fù)性涌流的區(qū)別 （ 1）產(chǎn)生的機(jī)理不同： 1）空載勵磁涌流就是電力變壓器在空載合閘投入電網(wǎng)，在變壓器線圈內(nèi)所引起的沖擊電流電力變壓器空載合閘瞬間鐵芯磁通處于瞬變過程，會產(chǎn)生三相不對稱磁通，導(dǎo)致電力變壓器繞組線圈迅速達(dá)到飽和，不過這種電流主要是非周期性變化的直流分量，它能導(dǎo)致鐵芯嚴(yán)重飽和，在最壞的情況下合閘主磁通可以突變到穩(wěn)定磁通的 3倍，而勵磁涌流有可能達(dá)到額定電流 的 8 10 倍當(dāng)整定一臺斷路器控制一臺變壓器時(shí)，其速斷可按變壓器勵磁電流來整定。 2）恢復(fù)性涌流是外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，任何一側(cè)發(fā)生電壓驟增，基于磁鏈?zhǔn)睾愣梢鸬乃沧冞^程產(chǎn)生偏磁導(dǎo)致鐵芯過度飽和，使勵磁電流很大，可達(dá)到額定電流的6 8倍。 （ 2）涌流特征不同： 1）變壓器空載時(shí)勵磁涌流特征涌流含有數(shù)值很大的高次諧波分量 (主要是二次和二次諧波 )，其變化曲線為尖頂波勵磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)飽和越深，電抗越小，衰減越快含有較大的非周期分量，且波形存在間斷角勵磁涌流的 數(shù)值很大，最大可達(dá)額定電流的 8一 10倍。 2）變壓器外部故障切除后恢復(fù)性涌流特征峰值較小與空載合閘涌流相比，難以達(dá)到差動保護(hù)的啟動判據(jù) 。二次諧波含量高，即使恢復(fù)性涌流能夠滿足差動保護(hù)的啟動條件。二次諧波制動判據(jù)也能夠正確閉鎖差動保護(hù)。 （ 3）對變壓器差動保護(hù)的影響不同： 1）電力變壓器在空載合閘投人電網(wǎng)時(shí)，由于變壓器鐵芯磁通的飽和及鐵芯材料的非線性特性，會產(chǎn)生幅值相當(dāng)大的勵磁涌流，而勵磁涌流僅流經(jīng)變壓器的合閘電源側(cè)，通過電流互感器反應(yīng)到差動回路中不能被平衡，由此可導(dǎo)致變壓器差動僅護(hù) 誤動作。 2）雖 .然變壓器外部故障切除后的恢復(fù)性涌流的二次諧波含量較高，大于 50％ ,但其恢復(fù)性涌流的幅值較小，還達(dá)不到差動保護(hù)的啟動條件，說明變壓器外部故障切除后恢 10 復(fù)性涌流本身不會引起差動保護(hù)誤動。 （ 4）對涌流的影響因素不同 1）影響變壓器空載勵磁涌流的因素 :勵磁涌流的大小與電壓合閘初相角、剩磁大小和極性、鐵芯磁化曲線有關(guān)同時(shí)其大小和衰減快慢取決于非周期衰減分量，衰減快慢與時(shí)間常數(shù)有關(guān) 。而勵磁涌流的衰減常數(shù)與鐵芯的飽和程度有關(guān)，飽和越深，電抗越小，衰減越快。 2）影響 變壓器恢復(fù)性涌流的因素 :變壓器能否出現(xiàn)恢復(fù)性涌流以及出現(xiàn)恢復(fù)性涌流的大小與變壓器外部故障發(fā)生時(shí)刻的電勢相角α、故障嚴(yán)重程度 h，故障切除時(shí)刻τ以及故障回路的時(shí)間常數(shù)τ這四個參數(shù)有關(guān)。 [2] 本章小結(jié) 本章從變壓器勵磁涌流的危害入手，較為詳細(xì)的講述了變壓器勵磁涌流的特征，簡要分析了其產(chǎn)生原因，對變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵磁涌流和電力系統(tǒng)故障切除的恢復(fù)性涌流做了詳細(xì)對比。 11 第 2 章 防止勵磁涌流引起的誤動方法 本章變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生對于變壓器的差動保護(hù)有著嚴(yán)重影響。因此變壓器勵磁涌流的 識別方法就十分重要，本章對于變壓器勵磁涌流的判別方法做出歸類分析。 勵磁涌流對差動保護(hù)的影響 影響變壓器差動保護(hù)安全性與可靠性的幾個因素 差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，它的安全可靠性對變壓器保護(hù)影響最為關(guān)鍵。變壓器差動保護(hù)在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，理想情況下流入差動繼電器的電流為零，保護(hù)裝置可靠不動作。但實(shí)際上變壓器在正常運(yùn)行操作或外部短路時(shí)都有可能產(chǎn)生較大的不平衡電流，引起變壓器差動保護(hù)的不正確動作。變壓器差動保護(hù)主要有以下幾個比較重要的問題： （ 1） TA 不同型問題。變壓器有兩個及更多電壓等 級，構(gòu)成差動保護(hù)所用的電流互感器的額定參數(shù)各不相同，由此產(chǎn)生的差動保護(hù)穩(wěn)態(tài)不平衡電流較大。 （ 2）二次 TA 接線復(fù)雜。在構(gòu)成變壓器差動保護(hù)時(shí)各側(cè)電流大多需進(jìn)行星三角變換，引起變壓器差動保護(hù)接線復(fù)雜，無形當(dāng)中增加了不平衡電流的來源。 （ 3）分接頭調(diào)整問題。變壓器高壓繞組常有調(diào)壓分接頭，有的還要求帶負(fù)荷調(diào)節(jié)，導(dǎo)致不平衡電流增大。 （ 4）涌流問題。一般情況下電力變壓器工作在線性區(qū)域，變壓器鐵芯沒有飽和，其勵磁電流非常小，差動保護(hù)不容易誤動，但在一些過渡過程中 (如正常的空載合閘，外部故障恢復(fù) )，變壓 器鐵芯容易在暫態(tài)過程中飽和，產(chǎn)生幾倍甚至十幾倍額定電流的勵磁涌流，引起變壓器差動保護(hù)誤動。 （ 5）過勵磁問題。變壓器在穩(wěn)態(tài)過勵磁情況下，也會導(dǎo)致勵磁電流劇增，引起差動保護(hù)非選擇性的誤動。 （ 6） TA 飽和問題。如在區(qū)外故障過程中，一次側(cè)電流的非周期分量較大，如變壓器各側(cè)的電流互感器飽和特性不一樣，易引起某一側(cè)的電流互感器飽和，產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流，可能會引起差動保護(hù)誤動。在外部故障切除過程中，由于 TA 的局部暫態(tài)飽和也可能會引起差動保護(hù)的誤動。 （ 7）內(nèi)部輕微匝間故障靈敏度問題。變壓器內(nèi)部輕微匝 間故障時(shí)，雖然流過短路環(huán)的電流很大，但流入差動回路的電流可能很小，影響差動保護(hù)的靈敏動作。 （ 8）數(shù)字濾波器數(shù)據(jù)窗暫態(tài)問題。選擇合適的數(shù)字濾波器對差動保護(hù)也很關(guān)鍵。同樣 12 一個差動保護(hù)裝置，如果采用的濾波算法不同，其表現(xiàn)的性能也不一樣。全波傅氏算法的精度較高，但濾波器的數(shù)據(jù)窗暫態(tài)延時(shí)較大，某些狀況 (如 TA飽和、變壓器勵磁涌流引起的數(shù)據(jù)窗暫態(tài) )下的性能反而不如數(shù)據(jù)窗短的半波傅氏算法好。 綜上所述，在實(shí)現(xiàn)變壓器差動保護(hù)時(shí)，要求差動保護(hù)能夠躲過穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)不平衡電流，同時(shí)保證在內(nèi)部輕微匝間故障時(shí)也具有較高 的靈敏度，是相當(dāng)復(fù)雜和困難的技