淺談啟備變的勵(lì)磁涌流

邢艷榮 秦佳偉

摘 要：電力變壓器現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，主要作用是升高或降低電壓，是電力系統(tǒng)不可或缺的重要設(shè)備。隨著使用電壓等級(jí)也逐漸提高，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式的改變，使得電廠啟動(dòng)備用變壓器在運(yùn)行方式改變時(shí)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，保護(hù)動(dòng)作的正確率有下降趨勢(shì)，存在保護(hù)誤動(dòng)的情況。因此對(duì)變壓器主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行更為深入、細(xì)致的研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：變壓器；勵(lì)磁涌流；閉鎖

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.240

1 變壓器的勵(lì)磁涌流

當(dāng)啟備變由冷備狀態(tài)投入運(yùn)行時(shí)，由于是處于備用的狀態(tài)，因此沒(méi)有帶任何的負(fù)荷，在這種情況下，也就是空載。此時(shí)，在開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換時(shí)，就相當(dāng)于啟備變的一次側(cè)出現(xiàn)了在空載的情況下進(jìn)行導(dǎo)通，這時(shí)就會(huì)有很強(qiáng)的一股涌流在啟備變的勵(lì)磁之路中流過(guò)，這股涌流大概是正常的變壓器運(yùn)行情況下電流的5到10倍。涌流的產(chǎn)生是由于變壓器的勵(lì)磁飽和現(xiàn)象。這股涌流產(chǎn)生時(shí)雖然會(huì)很快的衰減掉，然而其強(qiáng)大的電流足以在非常短暫的時(shí)間內(nèi)對(duì)變壓器的設(shè)備造成難以估量的破壞，使變壓器內(nèi)部夾件松動(dòng)。

2 勵(lì)磁涌流的影響

數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流會(huì)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)造成影響，差動(dòng)保護(hù)是用變壓器兩側(cè)的TA電流矢量差達(dá)到保護(hù)定值時(shí)啟動(dòng)動(dòng)作的，是變壓器的主保護(hù)，用來(lái)檢測(cè)變壓器內(nèi)部故障的。通常情況之下，流過(guò)變壓器的差動(dòng)保護(hù)裝置的電流微乎其微，可以忽略不計(jì)。但是如果合閘時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)很大的勵(lì)磁涌流，會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)裝置產(chǎn)生影響，使保護(hù)裝置誤動(dòng)作，跳開(kāi)啟備變兩側(cè)斷路器，使合閘失敗。所以需要一些判別條件來(lái)鑒別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障電流，在合閘時(shí)能夠通過(guò)閉鎖差動(dòng)保護(hù)使其不會(huì)誤動(dòng)。

3 勵(lì)磁涌流影響的治理

為了消除勵(lì)磁涌流帶來(lái)的影響就要能夠?qū)ψ儔浩髦械倪^(guò)電流是否是勵(lì)磁涌流做一個(gè)鑒別，然而，由于勵(lì)磁涌流的特殊性和快速衰減特性，目前要能夠準(zhǔn)確的對(duì)勵(lì)磁涌流進(jìn)行識(shí)別還不太容易做到。在當(dāng)前所采取的用于勵(lì)磁涌流的辨別方法通常是在變壓器中設(shè)置的繼電保護(hù)裝置中的差動(dòng)保護(hù)加閉鎖條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于勵(lì)磁涌流中含二次諧波分量較大，也就是說(shuō)，只要是能夠?qū)Χ蔚闹C波進(jìn)行識(shí)別就可以判斷勵(lì)磁涌流的存在了，因此，在變壓器的差動(dòng)保護(hù)設(shè)置中采用的工作原理是二次諧波制動(dòng)的方式。一旦在變壓器中產(chǎn)生了勵(lì)磁涌流，變壓器的差動(dòng)保護(hù)就可以敏銳的發(fā)現(xiàn)二次諧波的存在，根據(jù)二次諧波的制動(dòng)比的設(shè)置，就可以很輕易的識(shí)別出變壓器中的二次諧波的量，以此作為依據(jù)就可以判斷出變壓器中已經(jīng)產(chǎn)生了勵(lì)磁涌流。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，為了減少變壓器鐵芯中因?yàn)榇艌?chǎng)的作用而產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，在變壓器鐵芯的材料上進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，目前都使用硅鋼片的材料，由于這種材料可以消除勵(lì)磁涌流中的二次諧波的含量，這樣在產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)會(huì)使得二次諧波的含量在15%以下。這樣，就會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)判斷二次諧波的含量造成了誤差，不能夠準(zhǔn)確的判斷出二次諧波，也就會(huì)出現(xiàn)保護(hù)不能夠準(zhǔn)確的動(dòng)作的情況。另外一個(gè)影響因素是變壓器中的電容，由于電容的存在，也會(huì)產(chǎn)生一部分的二次諧波，這時(shí)就不能夠有效地判斷出到底是由于什么原因而產(chǎn)生的二次諧波?？梢园岩?yàn)閯?lì)磁涌流的存在造成的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作的情況總結(jié)如下：

因?yàn)樵谌嘧儔浩髦校珹BC相的電壓和電流的相位依照順時(shí)針依次為120°的差值，這就會(huì)使得在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)特別復(fù)雜的情況?？偟恼f(shuō)來(lái)，勵(lì)磁涌流在波形的劃分上說(shuō)是兩種，一種是單向的，另外一種是雙向的。所謂的單向指的是電流的方向只存在一個(gè)方向，也就是順著一個(gè)方向流動(dòng)，所謂的雙向是指，電流時(shí)而正向流動(dòng)，時(shí)而反向流動(dòng)，方向不一。除此之外，勵(lì)磁涌流的波形也不是規(guī)范的，形狀比較亂，難以準(zhǔn)確的進(jìn)行描述。這些因素都會(huì)使得變壓器的保護(hù)在動(dòng)作時(shí)出現(xiàn)誤差，因?yàn)樽儔浩鞯牟顒?dòng)保護(hù)所采用的工作原理是根據(jù)理想的情況進(jìn)行設(shè)定的，一旦設(shè)定了之后就難以更改，這樣在變化的勵(lì)磁涌流的波形的辨別上就會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，導(dǎo)致了保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作的幾率就大。 傳統(tǒng)的辨別勵(lì)磁涌流的方法都是根據(jù)固定的波形的形狀、里面所含有的諧波的含量等等的特征來(lái)判斷。這些鑒別的方法在實(shí)際的測(cè)定中就會(huì)很難對(duì)具體的變化著的勵(lì)磁涌流特征進(jìn)行準(zhǔn)確的追蹤。這就會(huì)在一定程度上造成保護(hù)失靈，不能捕捉到某些勵(lì)磁涌流的存在。

4 小結(jié)

由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，需要通過(guò)理論和仿真試驗(yàn)分析變壓器勵(lì)磁涌流的基礎(chǔ)上，尋求其他可行的鑒別方法。近些年來(lái)，人們將人工智能控制、信號(hào)分析等領(lǐng)域的理論應(yīng)用于變壓器的保護(hù)中取得了一系列新的研究成果，如小波識(shí)別法、間斷角原理鑒別法、磁通特性識(shí)別法等方法在勵(lì)磁涌流的識(shí)別中得到廣泛的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：邢艷榮（1982-），女，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，本科，講師，研究方向：自動(dòng)控制工程。