继电保护报告

燕山大学

电力系统继电保护原理

讨论课报告

学院（系）：电气工程学院

年级专业：电力4班

学号：

学生姓名：

课题3：变压器励磁涌流对保护的影响及采取的对策。

1.励磁涌流的简介

变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止电器，用于把低电压变成高电压或把高电压变成低电压，是交流电输配系统中的重要电气设备。当变压器合闸时，可能产生很大的电流，励磁涌流的发生，很明显是受励磁电压的影响。即只要系统电压一有变动，励磁电压受到影响，就会产生励磁涌流。在不同的情况下将产生如下所述的初始、电压复原及共振等不同程度的励磁涌流。其瞬时尖峰值及持续时间，将视下列各因素的综合情况而定，可能会高达变压器额定电流的8~30倍。

2.变压器励磁涌流的特点

变压器具有励磁支路，励磁电流ie只在某一侧流动，通过TA反映到差动保护中，不能被平衡，构成变压器不平衡电流的一部分，是不平衡电流产生的原因之

一。

a.励磁涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是2次和3次谐波),因此,励磁涌流的变化曲线为尖顶波。

b.励磁涌流的衰减常数与铁心的饱和程度有关。饱和程度越深,电抗越小、衰减越快,因此,在开始瞬间衰减很快,以后逐渐减慢,经0.5～1.0s后其值不超过

0.25～0.50In。

c.一般情况下,变压器容量越大,衰减的持续时间越长,但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。

d.励磁涌流的数值很大,最大可达额定电流的8～10倍。当一台断路器控制一台变压器时,其电流速断保护的整定值可按变压器励磁电流来整定

变压器的励磁涌流的危害

a.励磁涌流引发变压器的保护装置误动作,使变压器的投运频频失败;

b.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作,使变压器各侧全部停电,带不上负荷;

c.变压器空投产生的励磁涌流,将诱发邻近其它电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”而误跳闸,造成大面积停电;

d.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;

e.励磁涌流中的直流分量导致电流互感器磁路被过度磁化而大幅降低测量精度和继电保护装置的正确动作率;

f.励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染。

在变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，则可能出现很大的励磁涌流。空载合闸时变压器铁心中

的磁通为：

3.避免励磁涌流影响的措施

在差流回路中接入具有速饱和特性的中间变流器

传统模拟式差动继电器广泛采用带速饱和铁心的中间变流器，以达到减小非周期分量对不平衡电流幅值的影响。由于励磁涌流也含有大量非周期分量，因此速饱和变流器同样具有一定的防止励磁涌流引起差动保护误动的能力。

控制三相断路器合闸时间削弱励磁涌流

变压器磁通在合闸电压角为0°时,磁通为最大值,此时励磁涌流也达到最大值。在合闸电压角为90°时(即电压峰值时)合闸,磁通最小,励磁电流也最小,一般不超过额定电流的2%～10%〔1〕。因此,可在合闸角为90°(即电压峰值时)时合闸,来消弱励磁涌流。经仿真计算可知,合闸时间分散度为0.5ms的情况下,励磁涌流的幅值与三相随机合闸相比,减少了94.4%〔2〕。随着控制开关合闸时间技术的不断发展,此种方法是最易实现的方法。

利用二次谐波闭锁原理

采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为

励磁涌流闭锁判据：

式中:Id2为差动电流中的二次谐波分量;Id1为差动电流中的基波分量;

利用模糊识别原理 模糊识别原理是通过计算三相差电流的差流导数的比值作为励磁涌流闭锁判据,制动判据如下:

设差流导数为I(k),每周的采样点数是2n,对数列: X(k)=ûI(k)+I(k+n)û/〔ûI(k)û+ûI(k+n)û〕(k=0,1,2,…,n)

可认为X(k)越小,该点所含的故障信息越多,即故障的可信度越大;反之,X(k)越大,该点所含的涌流的信息越多,即涌流的可信度越大。取一个隶属函数,设为A 〔X(k)〕,综合半周信息,对k=0,1,2,…,n,求得模糊贴近度N 为: 1

22d d I K I

N=∑n

k=1ûA〔X(k)〕û/n取门槛值为k,当N>k时,认为是故障;当N

采用按相闭锁,即三相差流中某相判为励磁涌流时,仅闭锁该相比率差动保护。

利用间断角闭锁原理

间断角闭锁是鉴别短路电流与励磁涌流波形的差别。与短路电流不同,励磁涌流的波形之间出现间断,在一个周期中间断角为A

采用测量各相电流的间断角与波宽B判别励磁涌流,判据如下:

当A>65°或B<140°,判为涌流情况,闭锁比率

差动保护;当A<65°或B>140°,判为变压器内部故障,开放比率差动保护。

间断角原理采用按相闭锁,即某相满足闭锁条件,仅闭锁该相比率差动保护。

当然还有其他方法：如利用小波理论、数学形态学理论等鉴别涌流等新方法。

对于讨论的建议：

经过夜以继日的赶工，终于完成了报告任务，主要还是时间太仓促，当然我们也知道老师已经给我们争取了足够多的时间了，确实已经很好了，但这个时间夹杂在各种考试考研以及找工作当中，显得时间比较仓促了，这个确实也没办法，不过我们还是坚持完成了讨论，其实讨论的意义还是挺好的，既让我们增加了对继电保护这个课程的理解，加深了对知识的掌握，还能提高我

们自主学习能力，分析和解决问题的能力也有所提高，在讨论过程中，我们还互相帮助，把之前在课上未能解决的知识点也理解了，什么事纵联差动保护、什么是励磁涌流、涌流的危害以及保护措施等，这次讨论帮助我们加深了此处知识的印象与理解，也为日后工作有所帮助了。当然，这个讨论活动还是很有必要继续的，毕竟这类型的活动在整个大学生涯里也并不多的，它是一次难得的锻炼的机会。

建议1：老师应该提供一些相关的专业资料，因为网上的资料都太大众化，而相关的论文也都是千篇一律，没有针对性。

建议2：应该给予定点的时间和地点，因为我们组男生女生都有，所以不可能在宿舍讨论了，在教室讨论又会影响别人学习，在一起讨论时间比较仓促。