特变电工股份有限公司新疆变压器厂新疆昌吉831100
摘要：当电力变压器投入电网或在外部故障消除后电压恢复时，由于变压器铁芯磁通饱和以及铁芯材料的非线性特性，会产生相当大的浪涌电流产生。变压器的浪涌电流可以达到额定电流的2％。-8倍。浪涌电流不应该对变压器本身造成损害，但在某些情况下会引起电压波动。未采取相应措施可能会导致继电器过流或差动继电器保护误动作。近年来，电力系统大容量变压器不断投入生产，对变压器保护的可靠性和快速性提出了更高的要求。本文针对如何避免变压器励磁涌流的影响，提高变压器可靠运行，提高电力系统供电质量提出了有效的对策。
关键词：变压器；空投；励磁涌流；差动保护
引言
当变压器高，低压侧有供电时，为避免变压器充电时因励磁涌流引起的大电压波动，一般采用远离负载的高压侧充电，然后低压侧并联运行方法。当变压器充电时，由于一侧有大励磁电流而另一侧有电流，因此变压器差动保护会发生故障。当三相变压器充电时，每相电流和电压的瞬时值不同，因此励磁电流不会相同。闭合电压为零或最小相，即最大涌入电流。
1差动保护原理
1)二次谐波原理差动保护：相对成熟的突入阻断原理在传统保护和微机保护中得到了广泛的应用。使用或门锁存逻辑，任何相位的2阶谐波含量大于15％以阻断三相差分，因此空投的可靠性更高。缺点是当空气中出现故障时，保护可能会由于涌入电流的影响而延迟动作。例如，当空投落在金属单相接地故障上时，非故障相位差电流的二次谐波含量可能很大，从而延迟了保护输出。但是，影响二次谐波含量的原因很多，如：剩磁大小，等效阻抗，初始闭合角度，芯材和芯结构等。如果二次谐波含量Ida2/Idal≥K（K为谐波制动系数，一般取0.15-2），则差动保护被阻断。
2)波形对称原理差动保护：故障时，差动电流基本上是工频正弦波，而励磁涌流中存在很多谐波分量，波形失真，中断，不对称。利用锁相逻辑，电流相位标准仅阻止相位差。关于门的锁定方法，当空投失败时可以立即操作保护装置。由于考虑到差动电流中的所有偶次谐波含量，差动保护在大多数正常空投中可以被有效地锁相，并且同时确保在故障中空投时保护的快速性。
3)正常空投中的保护可靠性与发生故障时的空投保护速度之间总是存在矛盾。采用或门锁存逻辑，保护在正常空投中更加可靠;使用锁相逻辑可以在发生故障时保护空投保护的快速性。另一方面，使用或门阻断逻辑，当发生故障时空投时保护可能会延迟：对于锁相逻辑，在正常空投期间保护可能被错误处理。目前这是一个难以选择的问题，但由于发生的可能性，现场更多地反映了锁相逻辑器件的空投误操作问题。
2励磁涌流导致的破坏性影响
更多地研究了充磁涌流的破坏性影响。当变压器关闭时，不仅会出现短时间的瞬时电流增加，还会引起电流波形的严重失真，整个网络的电压会迅速下降。此外，谐波污染也会发生。这些问题的出现最终会导致一系列严重的后果。具体影响如下：
首先，触发继电保护故障。由于变压器在空载时闭合，会造成过流保护误动作，导致变压器无法正常工作。此外，由于诱发的不正常行为，会导致变压器两侧的负载切断，最终导致停电。
其次，应该出现造成洪水的现象。当变压器由于短路问题而被切断时，由于接近另一个或多个变压器（或发电机）而引起的保护装置的故障被引发，从而导致大规模停电。
第三，谐波污染很大。由于励磁涌流中存在很多高次谐波，当励磁涌流产生时，必然会伴随大量的谐波，电网电能质量将受到较严重的谐波污染，所以电能质量也降低了。
第四，损坏变压器和断路器。由于励磁涌流过大，会产生较强的电动势，对系统造成较大影响。变压器和断路器将因其超出其承载能力而受到某些损害。该
第五，影响继电保护装置的准确性。由于磁化冲击电流的直流分量的出现将不可避免地导致TA磁路中的过量磁化，TA精度受到严重影响，并且发生突然下降，这继而导致继电保护的精度降低设备。
3励磁涌流和互感器ＴＡ饱和的改进
然而，励磁涌流的关键在于每相的涌入电流的大小与闭合时的相位相位角和磁芯中的剩磁相关。因此，励磁涌流的有效抑制在于各相与铁心剩磁的相位角。准确把握情况。当变压器空气下降时，通过控制电源电压的相位角来实现相角的准确控制，从而闭合磁通量和剩磁极性反转并相互抵消。这要求所有控制关闭和打开步骤的机制都具有准确和稳定的动作时间，动作时间差为1ms，相位差将产生18°误差。另外，由于三相电压的相位差为120°，为了实现它，必须要求断路器为三相时间相位和相位闭合，但难度更大。通过尽可能减少剩余磁化强度来有效地抑制励磁涌流，即，采用软控制措施来有效地抑制励磁涌流的影响，并且可以通过以下措施来实现。（1）延长变压器停止输电的时间间隔，使变压器铁芯中的剩磁自然衰减，达到减小励磁涌流的目的。通过分析励磁涌流对系统的影响，结合实际系统运行情况，明确要求变压器停止传输功率的时间间隔。也就是说，在正常的开关操作中，变压器的电源中断间隔不能小于30分钟。（2）对于经过直流测试的变压器，变压器剩磁用于在调试前消除变压器剩磁。（3）为提高电流互感器的饱和特性，线路两端的电流互感器也应尽量保证饱和特性的相似性。这就要求在配置系统时，必须在线路两侧使电流互感器饱和。比较特性，尽可能选择具有相同饱和特性的电流互感器。励磁涌流直接触发差动保护动作，也直接关系到电源两侧变压器工作特性的不一致。在随后的系统扩展和改进过程中，应该强调变压器特性的不一致性。
4解决励磁涌流问题的相应对策
4.1改善变压器内部结构
变压器的内部结构是影响励磁涌流大小及其后果的严重程度的重要因素。因此，在变压器制造过程中，在满足相关技术规范的基础上，应采取措施改善变压器的内部结构，以进一步降低突入电流及其严重后果。具体对策是：铁芯原材料的选择应充分考虑剩磁量;可以适当地降低铁芯的磁通密度的作用点，铁芯的面积也可以增加;在测量铁芯的夹紧力时，应确保其是否足够承受励磁涌流的冲击;此外，绕组和绝缘强度还需要增加。
4.2优化工程设计
在工程设计过程中，必须从多方面考虑变压器两侧避雷器的选择，特别是参数和特性。其主要目的是确保变压器的主绝缘。断路器的选择标准也非常关键，因为只有当其性能良好时，才能避免励磁涌流切断时断裂电弧的重新点火。因此，良好的断路器配置可以有效降低变压器高压侧励磁涌流的幅值。。另外，电流互感器的选择必须充分考虑其励磁特性。
4.3将电容器并联到变压器低压侧
根据分析，因为变压器中的磁通量的核心是饱和的，所以产生励磁涌流。为此，通过使用适当的手段来防止绕组内的磁通接近饱和值，可以实现减小或消除励磁涌流的目的。结果是将电容器并联到变压器的低压侧。因为在这种情况下，变压器低侧的磁通极性与高侧的磁通刚好相反，以避免绕组中出现磁通饱和。
结语
通过以上分析可以看出，该110kV线路差动保护动作的根本原因在于变压器空降时刻产生的励磁涌流引起110kV线路电流互感器过饱和，线路两端的差动电流大于差动保护动作设置。引起110kV线路电源侧差动保护动作，跳开11281开关。为了减少由变压器励磁涌流引起的系统保护动作的机会，可以通过在空载输入和变压器过饱和之前改善变压器的剩磁效应来避免这种故障的风险。
参考文献
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