变压器励磁涌流及鉴别方法.pptx

变压器励磁涌流及鉴别方法6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流电压与磁通之间得关系电压与磁通之间得关系(标幺值标幺值):设变压器再设变压器再t=0时空载合闸时空载合闸,加在变压器上得电压为加在变压器上得电压为:可解除可解除,此时磁通为此时磁通为:稳态磁通分量稳态磁通分量非周期分量（直流分量）非周期分量（直流分量）6、3、1 单相变压器得励磁涌流由于铁芯得磁通不能突变由于铁芯得磁通不能突变,所以可以求得所以可以求得:变压器铁芯的剩磁，其大小和方向与变压器切除变压器铁芯的剩磁，其大小和方向与变压器切除 时刻的电压有关。时刻的电压有关。但在变压器空载合闸时产生得暂态过程中但在变压器空载合闸时产生得暂态过程中,由于由于 得作用使得作用使 可能会大于可能会大于 ,造成变压器铁芯得保护。造成变压器铁芯得保护。6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 电力变压器得饱和磁通一般为电力变压器得饱和磁通一般为 ,而变压器得运行电压一般不会超过额定电压得而变压器得运行电压一般不会超过额定电压得10%,相应相应得磁通得磁通 不会超过饱和磁通不会超过饱和磁通 。变压器稳态。变压器稳态运行时运行时,铁芯就是不饱和得。铁芯就是不饱和得。6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流正常运行正常运行:不饱和不饱和;空载合闸空载合闸:由于直流分量得由于直流分量得影响影响,可能饱和可能饱和;合闸半个周期后磁通达到合闸半个周期后磁通达到最大值最大值,饱和最严重。饱和最严重。就是以就是以22为周期变化为周期变化,在在区间区间:时发生饱和。时发生饱和。变压器得近似磁化曲线如图所示。变压器得近似磁化曲线如图所示。6、3、1 单相变压器得励磁涌流 由图可见由图可见,铁芯不饱铁芯不饱和时和时,磁化曲线得斜率很磁化曲线得斜率很大大,励磁电流近似为零励磁电流近似为零,铁芯饱和后铁芯饱和后,磁化曲线得磁化曲线得斜率很小斜率很小,励磁电流大大励磁电流大大增加增加,形成励磁涌流。形成励磁涌流。6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 由前面分析可知由前面分析可知,在在(0 0,22)周期内周期内,在区间在区间:铁芯饱和。铁芯饱和。因此励磁电流可表示为因此励磁电流可表示为:6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 由图可见由图可见,波形完全偏离时间轴得一次波形完全偏离时间轴得一次,且就是间断且就是间断得得,波形间断得宽度称为励磁涌流得间断角波形间断得宽度称为励磁涌流得间断角 。间断角间断角 就是区分励磁涌流和故障电流得一个重要就是区分励磁涌流和故障电流得一个重要特征特征,饱和越严重间断角越小。饱和越严重间断角越小。6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 得数值与变压器电压得数值与变压器电压(稳态磁通稳态磁通)幅值幅值 、合闸角、合闸角 以及铁芯剩磁以及铁芯剩磁 有关。通常关心各种情况下最小得间断角有关。通常关心各种情况下最小得间断角,在计算时可取在计算时可取 、,取最大剩磁。变压器得最大剩磁与许多因素有关取最大剩磁。变压器得最大剩磁与许多因素有关,现场现场实测也很困难实测也很困难,具体数值目前还有争议具体数值目前还有争议,较为保守得可取较为保守得可取 ,可算得可算得 。6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 励磁涌流中除了基波分量外励磁涌流中除了基波分量外,还存在大量得非周期分量还存在大量得非周期分量和谐波分量。由于励磁涌流就是周期函数和谐波分量。由于励磁涌流就是周期函数,可以展开成傅立可以展开成傅立叶级数叶级数:分解之后可得到非周期分量分解之后可得到非周期分量 ,基波分量基波分量 以及高次谐波分量以及高次谐波分量 。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静6 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 通常关心得就是励磁涌流中非周期分量和高次谐波分量通常关心得就是励磁涌流中非周期分量和高次谐波分量得含量得含量,在上面分析得前提条件下在上面分析得前提条件下,她们只与间断角有关她们只与间断角有关,与与励磁涌流幅值无关励磁涌流幅值无关,下表给出了集中间断角下得谐波含量。下表给出了集中间断角下得谐波含量。非周期分量基波二次谐波三次谐波四次谐波76、810013、27、82、869、210028、87、53、563、710042、40、08、56 6、3 3、1 1 单相变压器得励磁涌流单相变压器得励磁涌流 综合以上分析综合以上分析,单相变压器励磁涌流得特点为单相变压器励磁涌流得特点为:(1 1)在变压器空载合闸时在变压器空载合闸时,涌流就是否产生以及涌流得大涌流就是否产生以及涌流得大小与合闸角有关小与合闸角有关,合闸角合闸角=0=0和和=时励磁涌流最大时励磁涌流最大;(2 2)波形完全偏流时间轴得一侧波形完全偏流时间轴得一侧,并且出现间断并且出现间断,涌流越大涌流越大,间断角越小间断角越小;(3 3)含有很大成分得非周期分量含有很大成分得非周期分量,间断角越小间断角越小,非周期分量非周期分量越大越大;(4 4)含有大量得高次谐波分量含有大量得高次谐波分量,而以二次谐波为主而以二次谐波为主,间断角间断角越小越小,二次谐波也越小。二次谐波也越小。6 6、3 3、2 2 三相变压器得励磁涌流三相变压器得励磁涌流 对于对于Y,d11Y,d11接线方式得三相变压器接线方式得三相变压器,引入每相差动保护得引入每相差动保护得电流就是两个变压器绕组电流之差电流就是两个变压器绕组电流之差,其励磁涌流也应该就是两其励磁涌流也应该就是两个绕组励磁涌流得差值个绕组励磁涌流得差值,即即:两个励磁涌流相减后两个励磁涌流相减后,涌流得时域特征和频域特征都有所涌流得时域特征和频域特征都有所变化。下面以一算列说明。变化。下面以一算列说明。6、3、1 单相变压器得励磁涌流 计算条件计算条件:经过计算经过计算,可得到励磁涌流得波形以及谐波得含量可得到励磁涌流得波形以及谐波得含量,如图如图所示。所示。三相剩磁三相剩磁:三相合闸角三相合闸角:6、3、1 单相变压器得励磁涌流间断角:78、6二次谐波含量:14、8%6、3、1 单相变压器得励磁涌流间断角:49、6二次谐波含量:37、6%6、3、1 单相变压器得励磁涌流间断角:78、6二次谐波含量:14、8%6、3、1 单相变压器得励磁涌流结合上面算例结合上面算例,对于一般情况对于一般情况,三相变压器励磁涌流有以下特点三相变压器励磁涌流有以下特点:(1 1)由与三相电压之间有由与三相电压之间有120120得相位差得相位差,因而三相励磁涌流不会相同因而三相励磁涌流不会相同,任何任何情况下空载投入情况下空载投入,至少在两相中要出现不同程度得涌流。至少在两相中要出现不同程度得涌流。(2)(2)某相励磁涌流可能不再偏离时间轴得一侧某相励磁涌流可能不再偏离时间轴得一侧,变成了对称性涌流。其她两变成了对称性涌流。其她两相仍为偏离时间轴一侧得非对称性涌流。对称性涌流得数值比较小相仍为偏离时间轴一侧得非对称性涌流。对称性涌流得数值比较小,非对非对称性涌流含有大量得非周期分量称性涌流含有大量得非周期分量,但对称性涌流中无非周期性分量。但对称性涌流中无非周期性分量。(3 3)三相励磁涌流中有一相或两相二次谐波含量比较小三相励磁涌流中有一相或两相二次谐波含量比较小,但至少有一相比较但至少有一相比较大。大。(4 4)励磁涌流得波形仍然就是间断得励磁涌流得波形仍然就是间断得,但间断角显著减小但间断角显著减小,其中又以对称性涌其中又以对称性涌流得间断角最小流得间断角最小,但对称性涌流得正向最大值与反向最大值之间得相位差但对称性涌流得正向最大值与反向最大值之间得相位差(波宽波宽)为为120120,而稳态电流波宽为而稳态电流波宽为180180。6 6、3 3、3 3 防止励磁涌流引起误动得方防止励磁涌流引起误动得方法法1 二次谐波制动得方法二次谐波制动得方法二次谐波制动二次谐波制动根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量得根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量得特点特点,当检测到差电流中二次谐波含量大于整定值时就将差当检测到差电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁动继电器闭锁,以防止励磁涌流引起得误动。以防止励磁涌流引起得误动。二次谐波制动得差动保护二次谐波制动得差动保护采用二次谐波制动方法得保护。采用二次谐波制动方法得保护。动作判据动作判据:二次谐波幅值二次谐波幅值基波幅值基波幅值二次谐波制动比二次谐波制动比,可取可取15%20%,根据具体情况而定根据具体情况而定 对于实际运行得三相变压器对于实际运行得三相变压器,早先得二次谐波制动就是早先得二次谐波制动就是采用按相制动得方案。若某相得二次谐波含量大于采用按相制动得方案。若某相得二次谐波含量大于K K2 2,就闭就闭锁该相得差动保护锁该相得差动保护,然而然而,在涌流严重时在涌流严重时,二次谐波含量将小二次谐波含量将小于于15%,15%,因此差动保护可能会误动。若降低整定值因此差动保护可能会误动。若降低整定值,则会影响则会影响内部故障时纵差动保护得动作速度内部故障时纵差动保护得动作速度(等待短路电流二次谐波等待短路电流二次谐波衰减衰减)。由于三相励磁涌流中至少有一相二次谐波含量较高由于三相励磁涌流中至少有一相二次谐波含量较高,近近年来年来,一般采用一般采用“三相或门制动三相或门制动”方案方案:三相差动电流中只要三相差动电流中只要有一相得二次谐波含量超过制动比有一相得二次谐波含量超过制动比,就将三相差动继电器全就将三相差动继电器全部闭锁。部闭锁。变压器内部故障时变压器内部故障时,测量电流中得暂态分量也可能存在测量电流中得暂态分量也可能存在二次谐波二次谐波,若含量超过若含量超过K2,K2,差动保护也将会闭锁差动保护也将会闭锁,直到暂态分直到暂态分量衰减后才能动作。为了加快内部严重故障时纵差动保护得量衰减后才能动作。为了加快内部严重故障时纵差动保护得动作速度动作速度,往往增加一组不带二次谐波制动得差动保护往往增加一组不带二次谐波制动得差动保护,称之称之为差动保护得速断保护为差动保护得速断保护,其整定值按躲过最大励磁涌流整定。其整定值按躲过最大励磁涌流整定。闭锁差动保护不带制动特性差动保护不带制动特性差动保护带制动特性差动保护带制动特性差动保护 二次谐波制动差动保护优点二次谐波制动差动保护优点:简单、调试方便、灵敏度高简单、调试方便、灵敏度高二次谐波制动差动保护缺点二次谐波制动差动保护缺点:(1)(1)在具有静止无功补偿装置等电容分量比较大得系统在具有静止无功补偿装置等电容分量比较大得系统,故故障暂态电流中含有大量二次谐波障暂态电流中含有大量二次谐波,差动保护得动作速度将差动保护得动作速度将受影响。受影响。(2)(2)若空载合闸前变压器已经存在故障若空载合闸前变压器已经存在故障,合闸后故障相为故合闸后故障相为故障电流障电流,非故障相为励磁涌流非故障相为励磁涌流,采用三相或门制动得方案时采用三相或门制动得方案时,差动保护必将被闭锁。由于励磁涌流衰减很慢差动保护必将被闭锁。由于励磁涌流衰减很慢,保护得动保护得动作时间可能会长达数百毫秒。作时间可能会长达数百毫秒。6、3、3 防止励磁涌流引起误动得方法2 间断角鉴别得方法间断角鉴别得方法间断角鉴别间断角鉴别励磁涌流得波形中会出现间断角励磁涌流得波形中会出现间断角,而变压器而变压器内部故障时流入差动继电器得稳态差电流就是正弦波内部故障时流入差动继电器得稳态差电流就是正弦波,不会不会出现间断角。间断角鉴别得方法就就是利用这个特征鉴别励出现间断角。间断角鉴别得方法就就是利用这个特征鉴别励磁涌流和故障电流磁涌流和故障电流,即通过检测差电流波形就是否存在间断即通过检测差电流波形就是否存在间断角角,当间断角大于整定值时将差动保护闭锁。当间断角大于整定值时将差动保护闭锁。动作判据一般有间断角判据和波宽判据两种。动作判据一般有间断角判据和波宽判据两种。6、3、3 防止励磁涌流引起误动得方法间断角判据间断角判据间断角得整定值一般取间断角得整定值一般取6565。当检测到间断。当检测到间断角大于角大于6565时将差动保护闭锁。对于时将差动保护闭锁。对于Y,d11Y,d11接线方式得三相变接线方式得三相变压器压器,非对称涌流得间断角比较大非对称涌流得间断角比较大,间断角闭锁元件能够可靠间断角闭锁元件能够可靠得动作得动作,并有足够得裕量并有足够得裕量;而对称性涌流得间断角有可能小于而对称性涌流得间断角有可能小于6565。进一步减小整定值并不就是好得办法。进一步减小整定值并不就是好得办法,因为整定值太小因为整定值太小会影响内部故障时得灵敏度和动作速度。会影响内部故障时得灵敏度和动作速度。