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摘要：差动保护是变压器保护的主要保护，但是常常会因为不平衡电流的存在而导致误动，本文主要简单地通过实例计算分析了通过增大CT的变比这一方法来减小不平衡电流。
关键词：励磁涌流；CT；变比；不平衡电流
1.引言
主变差动保护是变压器的主要保护，基本原理是变压器各端流入和流出电流差，在保护区内故障，差动电流值大于整定值，差动保护瞬时动作，在保护区外故障，差动保护则不应动，受变压器励磁电流、接线方式、CT误差等因素的影响，使差动回路中产生不平衡电流，而不平衡电流中励磁涌流的存在，常可导致变压器差动保护误动，给变压器差动保护的实现带来困难，因此采取措施减少不平衡电流及其对保护的影响是实现主变差动保护需要解决的主要问题。
2.励磁涌流介绍
（1）励磁涌流：
在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍通常称为励磁涌流。
（2）产生励磁涌流的原因：
在稳态的情况下铁芯中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁芯中的磁通不能突变，将出现一个非周期分量的磁通+Φm，由于剩磁Φr，经过半个周期后铁芯中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图2所示。此时铁芯将严重饱和，励磁电流的数值将达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点：
①含有明显的非周期分量，波形明显偏于时间轴的一侧；
②含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波；
③波形出现间断角。
（4） 励磁涌流的危害：
①引发变压器的差动保护误动。
②变压器出线短路故障切除时所产生的电压突增，诱发变压器保护误动，使变压器各侧负荷全部停电；
③一台变压器空载投入产生的励磁涌流，诱发邻近其他站正在运行的变压器产生“和应涌流”而误跳，造成大面积停电；
④数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大受损；
⑤诱发操作过电压，损坏电气设备；
⑥励磁涌流中的直流分量导致CT磁路被过度磁化而降低测量精度和保护装置的正确动作率；
⑦励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。
图3 励磁涌流的波形
3.主变差动保护分析
在主变差动保护所用CT时，除应选带有气隙的D级铁芯互感器外，还应适当增大CT变比，以降低短路电流倍数，可以有效削弱励磁涌流，减小不平衡电流，提高差动保护的灵敏度。在区外故障，尤其是最严重的三相短路而导致主变差动误动作尤为有效。
（1）实例计算
下面将通过实例进行分析：
实例：一台三相三绕组降压变压器，容量Se=40.5MVA，电压110kV/35kV/11kV，接线方式：Ydd11-11，变压器额定电流：213A/608A/2130A。基本计算如表4所示，已确定110kV侧为基本侧。
主变差动保护部分整定值如下：
差动线圈的计算匝数：WN =6.3匝，实际匝数向下取整，取WN=6匝；
继电器的实际动作电流：Id=10A；
灵敏度Km=2.1。
当外部故障切除，电压恢复时，出现励磁涌流，从而使差动不平衡电流大于整定电流值而导致误动作。如果提高保护定值，则灵敏度降低，不能满足灵敏度的要求。
从励磁涌流的特性看，对三相变压器，电压恢复时，至少有两相出现程度不同的励磁涌流，即三相励磁涌流中可能有一相没有非周期分量，这时速饱和变流器将失去作用。分析保护定值，差动保护CT变比选则降低，且趋于饱和。当发生三相短路时，CT因饱和而误差增大，不但不平衡电流变大，且CT严重过载。而增大CT变比，可降低短路电流倍数，减少差动回路中的不平衡电流，因而能有效地削弱励磁涌流和区外故障产生的不平衡电流。
根据以上分析，采用增大CT变比的方法，其数据如表5所示。
主变差动保护部分整定值如下：
差动线圈的计算匝数：WN=8.1匝，实际匝数向下取整，取WN=8匝；
继电器的实际动作电流：Id=9A；
灵敏度Km=2.44。
（2）结果分析
由表4、5及部分整定数据可知：CT变比增加后，其二次电流110kV侧由4.6A减为3.69A，35kV侧由4.05A减为3.38A，10kV侧由3.55A减为2.66A；差动回路中的不平衡电流：35kV侧由0.55A减为0.31A，10kV侧由1.05A减为1.03A；灵敏度由2.1增为2.44。即减少了CT二次回路电流和差动回路中的不平衡电流，提高了保护装置的灵敏度，使主变差动保护区外发生最严重的三相金属性短路时，CT不致于严重过载而使误差增大，有效地削弱励磁涌流和区外故障产生的不平衡电流。
参考文献：
[1]国家电网公司继电保护培训教材 . 中国电力出版社
[2]尹项根，曾克娥．电力系统继电保护原理与应用．华中科技大学出版社，2007
论文作者:李永恒
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：电流论文; 励磁论文; 差动论文; 变压器论文; 不平衡论文; 灵敏度论文; 区外论文; 《电力设备》2018年第13期论文;