摘要：在330kV及以上变电站进行变压器合闸充电时，总会因为变压器差动保护躲不过励磁涌流而发生跳闸。330kV及以上变电站的变压器为自耦变压器，变压器的纵联差动保护采取了一些励磁涌流的判别原理，从而防止纵差保护误动。实际在现场变压器进行合闸充电时，分侧差动保护因躲不过励磁涌流而误动。
关键词：合闸充电；励磁涌流；自耦变压器；分侧差动保护
1变压器空载合闸差动保护动作情况
某330kV变电站，主接线为3/2接线方式，主变压器为山东泰开变压器有限公司生产，第一套主变保护为国电南自PST1200UT3，第二套保护为南瑞继保的PCS-978T3-DG-G，差动保护均由纵差保护和分侧差动保护构成，主变故障录波高压侧电流取自主变本体高压侧套管，变比为2000/1，公共绕组电流变比为1000/1。在1#主变利用高压侧中断路器3310进行第一次合闸充电时，两套主变保护分侧差动保护动作，跳开3310断路器。以南瑞继保主变保护PCS-978T3-DG-G为例来分析主变保护在变压器空载合闸时的动作情况。
1）纵联差动保护
由于纵联差动保护提供了二次谐波原理和波形识别原理两种方法识别励磁涌流，因此在变压器空载合闸时，变压器纵联差动保护不会动作，保护动作正确。
2）分侧差动保护
变压器空载合闸时，励磁涌流从高压侧套管流入，公共绕组流出，由分侧差动保护原理可知差流应该为零，分侧差动保护不应该动作，保护动作不正确。
通过主变故障录波得到变压器合闸瞬间高压侧和公共绕组在同一时刻
通过表2中的数据可以看出，在变压器空载合闸时，流过高压侧套管和公共绕组的一次励磁涌流，B相和C相同一时刻的涌流峰值大小基本一致，高压侧套管A相涌流数值较大，这也是造成分侧差动保护动作的主要原因，那么问题来了，为什么同一个变压器的三相绕组励磁涌流会有如此大的区别呢？
2 保护动作情况分析
由于变压器铁芯的磁化曲线是非线性的，在变压器正常运行、区内和区外故障时，变压器的励磁电流很小，一般情况下可以忽略不计。此时，变压器运行在磁化曲线的线性段，励磁阻抗是基本不变的。对于现代的大型变压器，励磁电流通常要远远小于变压器的额定电流，所以，当变压器运行在磁化曲线的线性段时，励磁阻抗很大，当变压器空载投入时，在电压恢复正常的过程中，由于铁芯磁通不能突变，在磁通中出现了非周期性的暂态分量，与铁芯剩磁一起使变压器铁芯趋于饱和，同时因为电压是交变的，因而在一个周波内变压器铁芯周期性地在饱和区和非饱和区徘徊。当进入饱和区时，励磁电流的瞬时值很大，可能达到变压器额定电流6-8倍，甚至更大；而退出饱和区时，只有正常的励磁电流，其瞬时值很小，这就是励磁涌流的间断角特性。励磁电流和励磁阻抗的变化成反比，在励磁电流周期性的变化过程中，励磁阻抗的最大值与最小值相差上千倍。在变压器高压侧套管中，A相绕组的励磁涌流与B、C相励磁涌流有较大差别，其主要原因是电压变化过程中，电流绕组的饱和程度不一样，导致励磁阻抗出现较大差别，从而反映在励磁涌流的大小上。
3解决方法
1）由前面的分析可知，用于建立变压器主磁通的激磁磁动势是一、二次绕组的合成磁动势，且等于空载时的磁动势，即激磁磁动势。在变压器空载合闸时，励磁涌流的大小取决于该激磁磁动势，即变压器未投入运行时的剩磁大小，所以为了避免变压器空载投入时，各相绕组的饱和程度不一致导致分侧差动保护误动，应做剩磁实验。
2）由前面对变压器特性的分析认识到变压器其本质上是一个非线性元件，在基于基尔霍夫电流平衡定律的变压器差动保护中，这种非线性对差动保护非常不利。由于变压器铁芯内部磁路的联系，一、二次测之间的电流只有磁的联系而没有电的联系，本质上不再满足基尔霍夫电流定律，而且只有在补偿变压器的变比和忽略励磁电流之后，一、二次电流之间才在形式上满足了基尔霍夫电流定律，而在变压器运行条件较为复杂，变压器过励磁时的励磁电流基本可能达到额定电流的。
为提高保护动作正确率，如果从原理上能解决这将对变压器保护的可靠性带来很大的提升。从变压器构成的原理来讲，若不计铁心的损耗，根据能量的守恒定理（s原、付绕组的视在功率）
所以我们可以利用变压器传输功率平衡的特性来研究一种新型的变压器主保护，我们都知道距离保护是由阻抗继电器完成电压、电流比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。所以在变压器的主保护中，我们可以利用功率继电器来完成电压和电流乘积的测量，根据乘积的向量和来判断故障的情况。当区内故障时，变压器传输的功率在变压器内部故障点有所消耗，导致功率的传输不平衡，功率差不为零；当区外故障和正常运行时，功率总是从变压器的一侧传输到另一侧，传输功率平衡，功率差为零。
参考文献：
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论文作者:马涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/23
标签：变压器论文; 励磁论文; 电流论文; 绕组论文; 差动论文; 阻抗论文; 动作论文; 《基层建设》2018年第4期论文;