【正文】 (331) 波寬： ?140?W? (332) 若間斷角 ?65?d? ，則認(rèn)為是勵磁涌流 ,而非變壓器內(nèi)部故障 ,此時立即閉鎖比率差動繼電器，以防止其在變壓器空載合閘和外部故障切除電壓恢復(fù)過程中誤動；若波寬 ?140?W? ，并且間斷角 ?65?d? ，則短時開放比率差動繼電器，一旦 ?65?d? ，則立即閉鎖比率差動繼電器。由此可見，間斷角 ?65?d? 為比率差動繼電器的閉鎖條件，式 (332)為其短時開放條件，且前提條件是閉鎖條件 ?65?d? 不滿足，而式 (331)條件滿足時并不能開放比率差動繼電器。 ⒉ 間斷角原理在變壓器差動保護(hù)的微機實現(xiàn) 由于微機是離散采樣和計算變壓器各側(cè)的三相電流，因此利用微機來實現(xiàn)間斷角原理的變壓器差動保護(hù)具有一些困難。以下介紹作者在研制微機間斷角原理變壓器差動保護(hù)時的一些解決方法。該方法是在每周波內(nèi)獲得 72 點采樣數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算的， 在間斷角和波寬測量時采用浮動門坎的技術(shù) ，從 而在采樣速率上保證了間斷角和波寬的測量具有較高的精度。 波寬的浮動測量門坎為： 11 ?? ??? dT IW (333) 間斷角浮動測量門坎為： 22 ??? ??? dT I (334) 式中： TW 和 T? 分別為某相波寬和間斷角的浮動測量門坎； dI 為該相 差動電流的半周積分值；1? 、 2? 分別為某一比例常數(shù)； 1? 、 2? 分別為固定門坎值。 在變壓器空載合閘和內(nèi)部故障時，三相差流幅值上升很快。波寬和間斷角的浮動測量門坎也隨之上升很快，能較快地跟蹤波寬和間斷角的變化。 勵磁涌流的一次波形具有明顯的間斷角特征。但由于電流互感器 LH 的飽和，差動電流的涌流二次波形己喪失了這種特性，雖然保護(hù)裝置的中間電抗互感器能恢復(fù) 涌流一次波形中的這種間斷角特性。但此時獲取的間斷角較涌流一次波形中的間斷角有所減小。這種情況下在間斷角前均有一個波寬不大的半波 (反向電流輸出 )，此時間斷角的浮動測量門坎下降較慢，因此實際測得的間斷角仍能恢復(fù)至涌流一次波形中的間斷角。 ⑴ 采用閉鎖條件和開放條件互為補充的涌流判據(jù) 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 若間斷角 ?65?d? ,則立即可靠閉鎖比率差動繼電器，反之，當(dāng)波寬 ?140?W? , 且?65?d? 時，則短時開放比率差動繼電器，開放時間一 到，若采樣值仍小于波寬的測量門坎，則可靠閉鎖比率差動繼電器，否則繼續(xù)開放比率差動繼電器。 涌流的最小間斷角發(fā)生在對稱涌流。對于非對稱涌流情況，由于 LH 的飽和，間斷角中的反向電流可能使差流中的間斷角減小很多。這兩種情況的共同特點是間斷角前有一個波寬不大的半波，不會滿足波寬 ?140?W? 的條件，因此比率差動繼電器不會開放并造成誤動。 ⑵ 用 VFC 自動調(diào)零技術(shù)消除 VFC 的零漂和變壓器正常運行時電流波形的不對稱 若變壓器在正常運行狀態(tài)，保護(hù)裝置即進(jìn)行 VFC(壓頻變換 )自動調(diào)零運算，不 斷地校正 VFC的基準(zhǔn)值。由此消除了 VFC 的零漂和正常運行電流波形的不對稱。這樣也保證了間斷角和波寬的正確測量。以上介紹了利用微機實現(xiàn)間斷角原理的變壓器差動保護(hù)時的一些技術(shù)措施， 利用波形對稱法來躲過勵磁涌流 ⒈ 工作原理 本文采用一種波形對稱算法，將變壓器在空載合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流和故障電流區(qū)分開來。具體方法如下：首先將流人繼電器的差流進(jìn)行微分，將微分后差流的前半波和后半波作對稱比較。設(shè)差流導(dǎo)數(shù)前半波某一點的數(shù)值為 ?iI ，后半波對應(yīng)點的數(shù)值為?180??iI，如果數(shù)值滿足式 KII IIiiii ???? ???????180180 (335) 稱為對稱，否則不對稱。連續(xù)比較半個周波，對于故障電流式 (335)恒成立，對于勵磁涌流有1/4 周波以上的點不滿足公式 (335)，這樣可以區(qū)分故障和涌流。 ⒉ 變壓器空載合閘時勵磁涌流的分析 假定 1I? 與?180??iI方向相反稱為方向?qū)ΨQ，相同稱為方向不對稱，則方向不對稱的波形不滿足(335)式。關(guān)于變壓器涌流的特點以及和 (335)式的關(guān)系簡單分析如下。 ⑴ 單相變壓器空載合閘的勵磁涌流單 假定變壓器的勵磁特性曲線用兩段折線 OSP 表示，如圖 1 所示?？梢娫诳偞磐?? 瞬時值小于飽和磁通 s? 時，勵磁電流的瞬時值為零，總磁通 s? 大于時勵磁電流由 SP 直線確定。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 圖 勵磁涌流圖解 如忽略回路中 的電阻，變壓器投人后的暫態(tài)過程可下式表示： ? ??? ??? tUdtdm sin (336) 由上式可得涌流 I 的算式如下： ? ?LWSBI s??? (337) 經(jīng)推導(dǎo)得： ? ?? ??? ??? tAXUI x c os2 (338) 式中 ? ? mrs BBBA /c o s ??? ? ； LX ?? ； mB 為 變 壓 器 磁 通 密 度 最 大 值 ，? ?WSUB xm ?/2? ； sB 為飽和磁通密度； xU 二為空投前系統(tǒng)電壓， ? ?Tmx UUU 2/? ； rB 為剩余磁通密度。 由 (338)式可求出涌流波寬為： 12 ??? ?? 式中： 11 t?? ? ； 22 t??? 由于 1tt? 時 0?I ，由 (338)式可求出 At a r c c o s11 ???? ??? 在 2tt? 時也有 0?I ，所以 ? ? ? ????? ??? 21 c o sc o s tt ? ?????? 222 122 ???? tt 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 ? ? ? ? Atttj a r c c o s222222 1112 ??????????? ??????????? 由此導(dǎo)出： ?0?? 時有最大波寬 max?j? 。當(dāng) ms BB ? 、 mr BB ? 、 ?0?? 時，?240a rc c os22m a x ???? Aj ?? 對 于單相變壓器，涌流最大可能的波寬為 ?240 ，是偏于時間軸的一側(cè)的，如果用波形對稱的方法計算涌流導(dǎo)數(shù)，相對工頻來講，不滿足對稱條件。將一個周波內(nèi)電流導(dǎo)數(shù)的前半周與后半周作對稱比較，可以區(qū)分勵磁涌流和故障電流。 ⑵ 三相變壓器空載合閘的勵磁涌流 電力變壓器一般都是三相變壓器，多采用 Y△接線，因而差動保護(hù)用的電流互感器相應(yīng)也有 Y?? 接線，如圖 所示。流人繼電器的電流是兩相電流之差。研究變壓器縱差保護(hù)應(yīng)對兩相電流之差的電流特征 進(jìn)行研究。 假定 msrcrbra ??????????? ， ， ??? 1 2 01 2 00 ???? cba ??? 圖 空載合閘等效圖 經(jīng)分析得各相勵磁電流及其導(dǎo)數(shù)的波形，如圖 ，它們的間斷角為： ??? 906090 ??? jcjbja ??? 對于流入繼電器的涌流分為兩種：一種是偏于時間軸一側(cè)單向涌流 jaI 、 jcI ；另一種是分布于時間軸兩側(cè)的對稱涌流 jbI ?，F(xiàn)對這兩種類型涌流分析其特征。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 ① 單向涌流的特征： 單向涌流是由剩磁方向相反的兩相涌流相減生成的電流。如 a 相正剩磁， a 相電壓正半波產(chǎn)生涌流， b 相負(fù)剩磁， b 相電壓負(fù)半波產(chǎn)生涌流。 a 相和 b 相涌流方向相反，兩相電流之差便形成單向涌流。 a 相電壓的正半波和 b 相電壓的負(fù)半波時間上相差 ?60 ，由它們產(chǎn)生的涌流便是兩個波峰相差 ?60 但方向相反的單相涌流之差。不管兩個涌流的大小如何，他們的峰值總是 差 ?60 ，經(jīng)計算得出單向涌流的最小間斷角大于 ?90 ，即它們的波寬小于 ?270 ，其導(dǎo)數(shù)分布在時間軸的兩側(cè)，若用導(dǎo)數(shù)前半波與后半波比較，如圖 所示，在 ?90 間斷角期間數(shù)值為零，是完全不對稱的，另 ?90 內(nèi)其方向?qū)ΨQ但在數(shù)值上也不對稱，多數(shù)點不滿足 (335)式。 圖 變壓器磁 通、涌流及導(dǎo)數(shù) ② 對稱涌流的特征： 對稱涌流是由剩磁方向相同的兩相涌流相減生成的電流。如 b 相負(fù)剩磁， b 相電壓負(fù)半波產(chǎn)生涌流， c 相負(fù)剩磁， c 相電壓負(fù)半波產(chǎn)生涌流。 b 相和 c 相涌流方向相同。 b 相電壓的負(fù)半波和浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 c 相的負(fù)半波時間上相差 ?120 ，由它們產(chǎn)生的涌流便是兩個峰值相差 ?120 但方向相同的單相涌流之差。 b 相和 c 相涌流大小可能不同，峰值差為 ?120 ，對稱涌流的間斷角一般比單向涌流要小，最小可到 ?30 。對稱涌流的導(dǎo)數(shù) (見圖 )很有特點，可分為 3 段，中產(chǎn)一段是個較大的波形，其寬度為準(zhǔn)確的 ?120 ，兩頭 2 個小波形與中間的方向相反，大小可能不一樣，在 1 周內(nèi)有間斷角。從單相涌流的分析中已知其最大波寬為 ?240 ，兩頭的小波形最大可能寬度為 ?120 。 用前半波和后半波作對稱度比較，假設(shè)一種嚴(yán)重的情況： msrcrbra ??????????? ? ??? 1 2 01 2 00 ???? cba ??? 流入繼電器的電流 cbjb III ?? 。通過計算可以得出， b 相間斷角是 ?31 。其波形和圖 相似，只是兩頭的 2 段小波形比圖 寬 ?15 ( ?105 寬 )，見圖 。為分析方便起見，將波形分成兩段，前 ?180 為 1I ，后 ?180 為 2I ，將 2I 移至 1I 的正下方，見圖 。 ?180 分為 4 段： 第 1 段 1T ： ?? 45~0 ， ?45 內(nèi) 1I 與 2I ，方向?qū)ΨQ，數(shù)值上不完全對稱。 第 2 段 2T ： ?? 105~45 ， ?60 內(nèi) 1I 與 2I 方向相同，完全不對稱。 第 3 段 3T ： ?? 150~105 ， ?45 內(nèi) 1I 與 2I 方向?qū)ΨQ ，數(shù)值上不完全對稱。 第 4 段 4T ： ?? 180~150 ， ?30 內(nèi) 1I 有數(shù)值， 2I 為間斷角，完全不對稱。 經(jīng)分析可知，在 ?90 ( 2T 、 4T )范圍內(nèi)波形完全不對稱，在另 ?90 ( 1T 、 3T )范圍內(nèi)，波形方向?qū)ΨQ但數(shù)值上仍不對稱，不全滿足 (335)式。 圖 涌流導(dǎo)數(shù)波形 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 27 頁 對變壓器的剩磁大小有不同的意見，有關(guān)資料分析，最大剩磁可能到達(dá) 倍。由于變壓器鐵芯的非線性及剩磁和合閘角的離散性，其涌流也有很大的離散性。文中用的兩個特例條件是在大量的涌流分析結(jié)果中選出的最不利的情況。波形對稱原理算法能滿 足最不利的假設(shè)條件，在剩磁小的情況時，動作行為會更加可靠。 ⒊ 結(jié)論及應(yīng)用 通過上述無論是對稱涌流還是單向涌流，其導(dǎo)數(shù)相對于工頻量來說其前半波和后半波在?90 ，內(nèi)是完全不對稱的，在另 ?90 內(nèi)方向?qū)ΨQ，數(shù)值也不對稱。而故障電流的導(dǎo)數(shù)前半波和后半波基本對稱。利用這個特點，設(shè)定恰當(dāng)采樣頻率和計算門坎，用差電流導(dǎo)數(shù)的前半波和后半波作對稱比較，就可以區(qū)別勵磁涌流和故障電流。這種原理我們稱之為波形對稱原理。 圖 涌流導(dǎo)數(shù)半波比較圖 對于三相電力變壓器，用波形對稱原理計算，任何條件下的任何一相的勵磁涌流，都有明顯的特征，即都能做到可靠地制動。利用分相制動方式，當(dāng)變壓器合閘時發(fā)生故障，保護(hù)不受健全相的影響，能夠快速出口。 經(jīng)過大量的實驗證實，對勵磁涌流，符合對稱條件的角度范圍最多 ?60 ，另 ?120 內(nèi)不對稱 。而故障電流最多 ?30 不對稱， ?150 范圍內(nèi)是對稱的。區(qū)別故障電流和勵磁涌流的角度范圍在?? 120~30 之間，冗余量很大。 各原理的分析及較 ⒈ 二次諧波制動原理 二次諧波制動原理實現(xiàn)較為簡單，因而廣泛應(yīng)用。但該差動保護(hù)存在一些問題，主要有 : 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 ⑴ 采用無功就地自動補償措施的變壓器，往往在低壓側(cè)裝有定容量的電力電容器組，在低壓側(cè)出口差動范圍內(nèi)出現(xiàn)故障時，電容的反饋電流將流向故障點，該反饋電流作為差流的一部分對差動保護(hù)有影響，可能使二次諧波制動的差動保護(hù)延時動作。⑵ 對于大型變壓器，輸電線的分布電容效應(yīng)十分明顯