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摘要：大型变压器在空载合闸或切除故障后恢复供电时，因为励磁涌流的存在，会导致变压器差动保护装置发生误动或拒动，从而影响电力系统的正常运行。
关键词：变压器；励磁涌流；差动保护；影响与分析
作为供电系统中重要的电气设备，变压器的安全、可靠运行对于整个电力系统是非常重要的。我国目前普遍采用差动保护作为变压器的主保护，但是，当变压器空载合闸或故障切除后恢复供电时产生的励磁涌流给差动保护带来了很多干扰，导致差动保护不能精准地分辨变压器发生的是内部故障还是外部故障，进而导致保护装置发生误动或拒动。通过分析变压器励磁涌流对差动保护的影响，从而探讨了保证变压器保护装置的可靠动作。
1变压器励磁涌流
变压器的铁芯材料具有明显的非线性的励磁涌流特性，在变压器空载合闸时，变压器的铁芯磁通会不断增加，当铁芯磁通的大小超过变压器的饱和磁通限值时，变压器绕组的励磁电抗性会出现大幅度下跌，最终产生较大的励磁电流。当变压器的磁通进入到饱和状态之后，励磁电流迅速升高，最高可能达到变压器正常电流水平的数倍之多。目前的大型变压器在设计时，为了对成本进行控制，变压器在额定工作状况下基本已接近磁通饱和，因此，在变压器空载合闸时很容易达到磁通饱和，而产生较大的励磁涌流。变压器励磁涌流的大小主要受到变压器容量、铁芯结构等多个因素的影响，因此具有较大的分散性。在这种条件下，如何对励磁涌流进行有效的鉴别成为了变压器差动保护的关键内容。变压器的励磁涌流拥有多个分量，而且含有大量的二次谐波，并且存在明显的间断角。目前最常用的励磁涌流鉴别方法包括二次谐波制动法、间断角闭锁法等。同时，随着该领域相关研究的不断深入和发展，引入了人工神经网络、模糊理论等方法对励磁涌流进行鉴别。但是为了保证鉴别的准确率，仍然主要采用运行经验相对丰富的二次谐波制动法和间断角闭锁法。
2励磁涌流对变压器差动保护的影响
导致变压器差动保护出现不平衡电流的原因是多方面的，其中变压器空载合闸状态以及外部故障切除后恢复正常供电时所产生的励磁涌流是导致变压器差动保护出现不平衡电流的最主要因素。变压器所产生的励磁电流大小往往能够达到变压器额定电流大小的数十倍，励磁电流由变压器的电源侧流过，负荷侧由于并无开路电流，励磁涌流将流入差动回路，如果差动保护无法成功躲过励磁涌流，就会引起变压器的差动保护误动作。在变压器差动保护采用二次或更高次谐波制动的条件下，当发生由于超高压远距离输电线路或者超高压电缆对地电容以及大容量无功补偿电容引起的内部短路时，如果电流互感器饱和而引起短路电流波形畸变，短路电流中就会产生接近二次或四次的谐波电流。此时，变压器的涌流元件会将短路电流误判为励磁涌流，这种错误判断会引起变压器差动保护拒动或者保护动作延迟，导致变压器严重损坏。另外，如果已经发生内部故障的变压器空载投入时，差动保护会对励磁涌流制动，这也会引起差动保护的延迟动作。
3变压器励磁涌流的防范措施
为了防止差动保护误动作的再次发生，我们现场采取以下防范措施：
3.1规范各项工作标准，建立健全设备验收管理制度，制定设备检修后投运前的设备验收标准化作业指导书。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设备检修后不仅对一次设备的质量要认真验收，对二次保护及自动化系统也应严格验收，更需要检查各项试验表单、试验程序均合格。各项试验各种必备的资料、记录齐全完整，且已办理好有关验收手续，方可投入运行。这样才能保障工作规范性，杜绝因工作疏漏而造成设备送电时的异常故障现象。
3.2加强人员理论知识培训，掌握专业技术知识，积累现场经验，具备识别和处理现场异常情况的能力。励磁涌流有可能引起变压器的差动保护动作,所以变压器充电合闸操作时一定要注意。要胆大心细，掌握励磁涌流的知识，具备识别励磁涌流的能力，一旦判别后，完成必要的检查项目后，可以果断申请试送，减少设备的停电检修时间。
3.3明确设备的各种保护定值设置、动作原理以及动作流程，梳理设备保护设置定值，保证现场设备保护能正确、可靠动作。实际运行中，也有可能出现空载励磁涌流和变压器内部匝间短路同时发生等多种故障，所以我们必须同时对非电量保护，变压器油色谱分析等保护动作情况，进行故障性质的综合分析，做到准确判断事故，及时迅速处理故障。尽可能缩小事故范围，减少停电时间，保证其它设备安全、可靠运行。创造良好的经济和社会效益。
3.4在差动继电器中加入速饱和变流器，在差动继电器中加入速饱和变流器是国内普遍采用的方法。变压器外部故障会导致变流器铁芯迅速饱和，严重影响铁芯的导磁性能，从而在很大程度上阻断不平衡电流的传播路径，抑制差动保护的误动。反之，对于内部故障，变流器的电源侧绕组中的非周期电流经过1.5-2个周波就可达到完全衰减。在这种情况下，饱和变流器绕组中会感应出较大的感应电势，使继电器准确动作。电磁型差动继电器的工作原理是在直流分量的作用下提高继电器电流，减小励磁涌流。电磁型差动继电器也存在着一些缺点，例如不能如实反映铁芯饱和程度。为减小该缺点造成的影响，就要将差动保护数值调到额定电流的1倍以上，随之而来的问题是，过大的电流会导致变压器铁芯严重发热，甚至烧坏变压器绕组。
结束语
总之，我们在实际工作中，可以通过优化变压器运维技术与强化相应的管理制度来对变压器的相应故障进行控制，尤其在变压器励磁涌流方面。我们可以采取一定的技术手段，在差动继电器中加入优化的变流器来减弱变压器励磁涌流对差动保护动作的影响。
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论文作者:季美艳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：变压器论文; 励磁论文; 差动论文; 电流论文; 变流器论文; 故障论文; 谐波论文; 《电力设备》2017年第27期论文;