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摘要：在大型变压器在空载合闸过程中回产生激磁涌流与和应涌流。一定条件下涌流的存在会引起保护误动作，影响设备的正常运行。本文分析了激磁涌流与和应涌流产生的机理及影响因素，指出防止保护误碰的整定措施。
关键词：励磁涌流；和应涌流；保护定值；定值整定
0引言
变压器中的涌流主要有三种：空载合闸的励磁涌流、外部故障切除后的电压恢复性涌流及变压器的和应涌流。当发电厂或变电所内母线上连接两台或两台以上的变压器时，如果一台变压器进行空载合闸，在变压器绕组中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的其它中性点接地变压器绕组中也将出现浪涌电流，称作和应涌流。和应涌流与励磁涌流密切相关、交替产生。大容量变压器空载合闸的暂态过程持续时间长，和应涌流增长也较缓慢，可能会引起保护误动作。
实际工程中，和应涌流与励磁涌流引起的保护误动作事件主要发生在新建变电站的投运过程中。一般经过保护整定后，可以将和应涌流与励磁涌流的影响控制在有限的范围内。但是和应涌流与励磁涌流的发生存在隐蔽性，因此，有必要深入讨论总结应对和应涌流与励磁涌流的保护整定措施。
1励磁涌流产生的机理及影响因素
电力变压器在空载投入电网或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特征，会产生相当大的励磁电流，称为励磁涌流。励磁涌流的数值很大，有时可以达到额定电流的3～8倍。励磁涌流产生的根本原因是当变压器空载时，由于磁链不能突变，从而产生的非周期磁链，使得变压器铁芯饱和所致。
空载合闸激磁涌流的大小和衰减速度主要受以下因素的影响：
（1）变压器铁芯的饱和特征以及铁芯的额定工作磁密。对于大容量变压器，铁芯额定工作磁密与饱和磁密比较接近（现代变压器的饱和磁通倍数经常在1.2-1.3，甚至低于1.15），所以当电压过高或者频率减低时，容易发生过励磁。
（2）变压器平均励磁电感，漏感和合闸前电源系统的内电感。若忽略漏感和系统电感的影响，励磁涌流主要受平均励磁电感的影响。当其他条件相同时，空载电流小的变压器因平均励磁电感大而导致空载励磁电流衰减较慢。
（3）回路中等效电阻（变压器铁耗、铜耗和以及合闸前电源系统的内电阻）。对于大容量变压器，由于采用高磁导率的低损耗冷轧硅钢片，电阻较小，时间常数大，激磁电流的衰减较慢。
（4）变压器送电前铁芯的剩磁。即使是变压器在激磁电流的过零点熄弧断电，也会有剩磁。如果变压器送电时的断路器的合闸角没有进行控制选择，则剩磁对激磁电流的影响具有随机性。
（5）合闸时送电电压的电压大小及合闸角度。如果送电断路器在合闸前，电源侧的电压过高，可能导致变压器铁芯的激磁增大。
2和应涌流产生的机理及影响因素
变压器空载合闸产生的励磁涌流含有很大的直流分量和大量非周期分量，该直流分量流经其并联的中性点接地变压器的励磁电抗，使变压器铁心趋向饱和，从而产生相应的和应涌流。
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和应涌流相对于励磁涌流而言，和应涌流为反向的，即当变压器空载合闸而铁心为正向饱和时，并联运行变压器的铁心趋向反向饱和。变压器由初始的不饱和状态逐渐过渡到饱和状态，和应涌流将由小到大逐步增长，和应涌流的大小与励磁涌流的大小有关。
影响和应涌流的因素主要有：
（1）系统电阻。系统电阻对和应涌流的产生和衰减都有影响。系统电阻和变压器电阻的比值越大，越容易产出和应涌流，且和应涌流出现得较早，幅值较大，衰减较慢。较大电压等级的小系统中系统电阻较大，所以容易产出和应涌流，而且衰减速度也较慢。
（2）线路阻抗。与系统电阻的影响类似，线路阻抗较大时，更容易产生和应涌流。但是较大的线路阻抗会使线路有较大压降，这一因素将会减低和应涌流的影响。
（3）剩磁。剩磁越大，合闸励磁涌流越大，和应涌流也越大，且到达最大值的速度也更快。
（4）并联变压器的负载大小。负载越大，和应涌流越小，峰值出现的也越晚。即空载合闸时，和应涌流最大。
3保护定值整定
3.1变压器差动保护谐波制动
三相电流中最大二次谐波含量闭锁制动定值一般选用经验值，设为20%。该数据主要基于早期变压器运行经验的积累。但是近年来，随着大型变压器制造技术的改进和应用数量的上升，经常会发生大型变压器投切是二次谐波成分不高的情况。此时，如果继续选用旧经验值，将会出现基波尚没有衰减到差动保护定值以下，而二次谐波含量已经小于制动值，制动解除，引起差动保护会误动作。
建议谐波制动的定值整定应在经验值的基础上，结合主变实际的冲击波形选值，防止此类问题出现。
3.2变压器差动保护中的差动速断定值
通常为了提高灵敏度，初设的差动保护高定值偏小。但是实际工程中变压器合闸时励磁涌流电流达到或者接近改定值，容易造成误动作。
建议变压器差动速断保护定值整定时，应在考虑躲过变压器区外最大短路故障不平衡电流的基础上，兼顾躲过空载合闸时的最大励磁涌流。具体选值还应结合实际投切试验情况适当调整。
3.3变压器冲击过程中复压过流保护的整定
存在的问题：一般变压器的三相磁通密度并不完全一致，同时考虑到三相剩磁影响，使得变压器三相的励磁涌流饱和程度不一样，因此，变压器次级侧的空载电压在冲击后的某个时间段内会出现不平衡电压，即由变压器空载合闸的暂态过程引起的负序电压。负序电压存在的时间取决于变压器暂态过程的持续时间，对于部分变压器而言改时间较长，最长衰减时间达到了6s。合空载闸过程中负序电压和励磁涌流的衰减时间比较长，与变压器本身的设计特性与制造工艺有关，并不能说明该变压器存在故障点。
建议变压器复压过流定值整定时，应在考虑常规因素的基础上，兼顾励磁涌流和负序电压衰减时间的影响。特殊情况下，可以将负序电压和时间定值增大。
4结语
变压器的涌流的产生和空载合闸过程中不可避免的现象。涌流的大小和衰减时间与变压器本身的设计特性与制造工艺有关，并不能说明该变压器存在故障点。由于涌流的存在，如果变压器的保护定值设置不当，可能会导致保护误动作。因此，变压器的保护定值整定不仅要遵循保护理论计算和经验，同时要结合变压器的具体情况，充分考虑励磁涌流的幅值，谐波含量和衰减时间以及负序电压的幅值和衰减时间等因素的影响，适当调整保护定值。
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作者简介：
张璐（1986.6-），女，河南南阳人，郑州大学学士，助理工程师，单位：国网河南省电力公司南阳供电公司，研究方向：电力系统继电保护与自动化，
论文作者:张璐1,李玉涛1,张博2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
标签：变压器论文; 励磁论文; 电压论文; 定值论文; 剩磁论文; 电阻论文; 电流论文; 《电力设备》2016年第18期论文;