摘 要：文章對防止電力變壓器在空載合閘情況下產(chǎn)生的勵磁涌流造成差動保護(hù)誤動作的措施和制動模式作了進(jìn)一步研究，深入分析了二次諧波制動系數(shù)、波形對稱原理制動判別門檻值、制動模式對差動保護(hù)可靠躲過勵磁涌流的影響。

關(guān)鍵詞：勵磁涌流；差動保護(hù)；二次諧波制動；波形對稱；誤動

中圖分類號：TM401 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0086-01

作為電力變壓器的主保護(hù)，差動保護(hù)的作用是非常關(guān)鍵的，而如何對勵磁涌流和故障電流進(jìn)行有效識別，避免空載合閘下因勵磁涌流而造成的差動保護(hù)誤動，是變壓器差動保護(hù)中需要重點解決的問題。通常在實際應(yīng)用中，多是采用基于勵磁涌流波形特征的識別方法，如二次諧波制動、波形對稱原理制動和間斷角原理制動，制動模式主要有分相制動、或門制動和三取二制動。目前，為防止勵磁涌流造成差動保護(hù)誤動，采用的各種方案都是基于勵磁涌流識別技術(shù)進(jìn)而采取制動措施閉鎖差動保護(hù)。但由于實際勵磁涌流的復(fù)雜性，現(xiàn)在所采用的一些方案在識別勵磁涌流并可靠閉鎖方面存在不少問題，還不能完全保證差動保護(hù)可靠躲過勵磁涌流而不誤動。

1 一起勵磁涌流造成誤動事例

某年10月29日，某500 kV變電站#1聯(lián)變年檢工作結(jié)束后進(jìn)行聯(lián)變恢復(fù)送電操作。21：06：35，由220 kV側(cè)24 A開關(guān)對1#聯(lián)變充電時，1#聯(lián)變第一套RCS-978C、第二套RCS-978C比率差動保護(hù)動作出口跳閘，24 A開關(guān)跳開；聯(lián)變非電量保護(hù)未動作，瓦斯繼電器內(nèi)無氣體。

對事故進(jìn)行嚴(yán)密分析，判定本次某500 kV變電站#1聯(lián)變220 kV側(cè)24 A開關(guān)在對#1聯(lián)變充電過程中RCS-978C保護(hù)動作跳閘的原因是空投變壓器引起勵磁涌流達(dá)到差動保護(hù)啟動值，且本次年檢進(jìn)行變壓器繞組直流電阻測試，引起鐵芯剩磁加大，造成第一次空充時A、B兩相二次諧波含量低于定值（定值為15%），勵磁涌流制動判據(jù)開放差動保護(hù)引起的保護(hù)誤動作。

最后的處理方案是繼續(xù)送電，并規(guī)定今后嚴(yán)格控制大型變壓器高、中壓繞組直流電阻的測試電流≤5 A，在進(jìn)行變壓器繞組直流電阻測試后，采用反向去磁法對變壓器剩磁及時進(jìn)行消磁。

2 減少勵磁涌流造成誤動的措施

2.1 二次諧波制動

二次諧波制動主要利用勵磁涌流中二次諧波含量較大的特點，該原理便于微機(jī)保護(hù)實現(xiàn)。當(dāng)二次諧波制動比K2？棕Z大于二次諧波制動系數(shù)定值K2時閉鎖差動保護(hù)，反之當(dāng)K2？棕Z小于K2時開放差動保護(hù)，即滿足式（1）所示的動作方程時將差動保護(hù)閉鎖。

K2？棕Z=■×100%>K2（1）

式（1）中，K2？棕Z為二次諧波制動比；I2？棕為二次諧波電流；I1？棕為基波電流；K2為二次諧波制動系數(shù)定值。

2.2 波形對稱原理制動

波形對稱原理是指通過相應(yīng)的波形對稱算法，對變壓器空載合閘時產(chǎn)生的勵磁涌流與故障電流進(jìn)行區(qū)分。利用這種原理進(jìn)行制動，主要是由于故障電流本身呈現(xiàn)正弦的對稱特征，與之相比，勵磁涌流則沒有這種特征。因此，可以對差動電流進(jìn)行微分處理，然后對其前后半波進(jìn)行對稱比較，根據(jù)波形的對稱程度，對勵磁涌流進(jìn)行快速識別。

假設(shè)某采樣點滿足式（2），則可以認(rèn)為此點屬于對稱點。反之，則為不對稱點。如果不對稱點的數(shù)量超過？濁%，則可以判定波形不對稱，閉鎖差動保護(hù)。

■≤K（2）

式（2）中，N為每周采樣點數(shù)；t為當(dāng)前點；K為不對稱系數(shù)，一般取1/3；？濁為波形對稱百分比，一般取50%。

2.3 間斷角原理制動

變壓器內(nèi)部故障時，流入差動繼電器的穩(wěn)態(tài)差電流屬于正弦波，不會出現(xiàn)間斷角，而勵磁涌流的波形中會出現(xiàn)間斷角，因此，可以利用這個特點，對勵磁涌流和故障電流進(jìn)行識別。間斷角原理制動的優(yōu)點在于，由于采用按相閉鎖的方法，在變壓器合閘故障時，可以快速動作。其缺點也比較明顯，即當(dāng)電流互感器飽和時，涌流的間斷角區(qū)域會產(chǎn)生反向電流，使得間斷角消失，可能導(dǎo)致保護(hù)誤動。這時，就需要采取額外的措施，對間斷角進(jìn)行恢復(fù)，會在一定程度上增加保護(hù)裝置軟件的復(fù)雜性。而為了提高相角比較的正確性，就必須提高采樣率，以準(zhǔn)確地測量間斷角，并抑制A/D轉(zhuǎn)換芯片在零點附近的轉(zhuǎn)換誤差，對CPU的計算速度和A/D轉(zhuǎn)換芯片的分辨率提出了更高的要求。因此該方法在微機(jī)保護(hù)上的實際工程應(yīng)用還需要進(jìn)一步完善。

3 制動模式分析

制動方式主要有分相制動、或門制動（一相制動多相）和三取二制動。

①分相制動是三相電流中各相分別進(jìn)行勵磁涌流判別，然后分相閉鎖或開放差動保護(hù)。對于采用二次諧波制動原理的差動保護(hù)，當(dāng)二次諧波制動系數(shù)取15%時，如果設(shè)計為分相制動方式，存在誤動的可能。因為變壓器勵磁涌流的波形和二次諧波含量與變壓器材料、剩磁等密切相關(guān)，在部分特殊情況下，某一相二次諧波含量可能會很小，遠(yuǎn)低于15%。因此設(shè)定二次諧波制動系數(shù)為15%并采用分相制動存在誤動的可能。

②或門制動是當(dāng)三相電流中只要有一相判為勵磁涌流時就認(rèn)為是勵磁涌流，并閉鎖差動保護(hù)。采用或門制動后，保護(hù)的動作行為偏安全，但是由于非故障相勵磁涌流的存在，在大型電力變壓器中，差動保護(hù)需要等到勵磁涌流衰減后才能發(fā)揮作用，由于衰減耗時較長，影響了空投于內(nèi)部故障變壓器時差動保護(hù)的快速可靠動作。

③三取二制動是當(dāng)三相電流中有兩相以上判為勵磁涌流時才認(rèn)為是勵磁涌流，并閉鎖差動保護(hù)，可靠性介于分相制動和或門制動之間。

一般情況下，采用二次諧波制動原理的差動保護(hù)，分相制動時二次諧波制動系數(shù)取值相對最小，或門制動時內(nèi)部故障變壓器取值相對最大，三取二制動時二次諧波制動系數(shù)取值介于分相制動和或門制動之間。

4 合理選擇制動措施和制動模式

對于二次諧波制動來說，合理采用制動模式和二次諧波制動系數(shù)定值，可以改善變壓器空載合閘下勵磁涌流造成差動保護(hù)誤動和空投于變壓器內(nèi)部故障保護(hù)延時動作；同樣對于波形對稱原理制動，合理選擇制動模式和不對稱系數(shù)、波形對稱百分比，從而有效確保差動保護(hù)的合理性和有效性。

在實際應(yīng)用中，基于二次諧波制動和波形對稱原理制動的變壓器差動保護(hù)取得了相當(dāng)?shù)男Ч?，在國?nèi)大型變壓器保護(hù)中得到了大量應(yīng)用。國內(nèi)主要微機(jī)繼電保護(hù)裝置（如南瑞RCS-978、許繼電氣WBH-801）的勵磁涌流識別方案，采用的都是上述兩種制動原理，結(jié)合分相制動模式。這樣，可以對勵磁涌流進(jìn)行快速識別，加快變壓器差動保護(hù)的動作速度，減少其誤動的機(jī)率。在裝置內(nèi)部，也采取了一些有效的措施，如程序在勵磁涌流判別中采用了浮動門檻定值的功能（如二次諧波制動系數(shù)初始值為5%，逐漸增加到15%）和自適應(yīng)循環(huán)閉鎖判據(jù)（如利用二次諧波與基波的幅值關(guān)系和相位關(guān)系的變化動態(tài)調(diào)整制動系數(shù)）。

5 結(jié) 語

目前，為防止勵磁涌流造成差動保護(hù)誤動，提出的各種方案都是基于勵磁涌流識別技術(shù)進(jìn)而采取制動措施閉鎖或開放差動保護(hù)。研究表明，由于變壓器具有剩磁效應(yīng)，嚴(yán)格控制大型變壓器高、中壓繞組直流電阻的測試電流≤5 A，在進(jìn)行變壓器繞組直流電阻測試后，采用反向去磁法對變壓器剩磁及時進(jìn)行消磁，可有效提高變壓器差動保護(hù)躲過勵磁涌流的能力，減少勵磁涌流造成保護(hù)誤動作。

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