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变压器励磁涌流特点及控制技术


变压器励磁涌流特点及控制技术 【摘 要】本文分析了变压器励磁涌流及其特点,以单相变压器为例,分析 了励磁涌流产生的机理,并给出了有效的控制技术。 【关键词】励磁涌流;二次谐波;变压器 1 变压器励磁涌流概念及特点 变压器是交流输电系统中用于电压变换的重要电气设备, 是一种依据电磁感 应原理制造而成的静止元件。当合上断路器给变压器充电时,有时候,能够观察 到变压器电流表的指针有很大

摆动,随后,很快又返回到正常的空载电流值,这 个冲击电流通常就被称为励磁涌流。 变压器励磁涌流有以下几个特点:第一,波形呈现尖顶形状,表明其中含有 相当成分的非周期分量和高次谐波分量, 其中高次谐波以二次和三次为主, 并且, 随着时间推移,某一相二次谐波含量可能超过基波分量的一半以上。第二,励磁 涌流幅值与变压器空载投入的电压初相角直接相关。对于单相变压器来说,当电 压过零点投入时,励磁涌流幅值最大。由于三相变压器各相间有 120° 相位差, 所以涌流也不尽相同。第三,在最初几个波形中,涌流将出现间断角。第四,涌 流衰减的时间常数与变压器阻抗、容量和铁心材料等都相关。 2 励磁涌流产生原因 变压器励磁涌流是由变压器铁心饱和引起的。在铁心不饱和时,铁心磁化曲 线的斜率很大,励磁电流近似为零;一旦铁心出现饱和,磁化曲线斜率变小,电 流随着磁通线性增长,最终演变为励磁涌流。 计及成本和工艺,现代常用的电力变压器饱和磁通一般设为 1.15~1.4,而 变压器运行电压一般不应超过额定电压的 10%。因此,变压器稳态正常运行时, 磁通不会超过饱和磁通,铁心也不会饱和。但在暂态过程中,如变压器空载合闸 时,由于剩磁的作用,运行磁通就有可能大于饱和磁通,从而造成变压器饱和。 例如,最严重的是电压过零时刻,合闸,假若此时铁心的剩磁,非周期磁通为经 过半个周期后,磁通达到,将远大于饱和磁通,造成变压器严重饱和。 3 控制技术 对于现场中常用的三相电力变压器, 防止变压器励磁涌流引起差动保护的措 施主要有以下几类。 3.1 采用速饱和中间变流器 差动保护按照躲开最大不平衡电流进行整定时, 带速饱和原理的差动保护能 够减少非周期分量造成的保护误动,如 BCH-2 型就是一种增强型速饱和中间变 流器的差动保护。 这种差动保护的核心部分是带短路线圈的饱和中间变流器和差 动电流继电器。 短路线圈的存在使得在具有非周期分量电流时继电器的动作电流 大为增加, 从而提高了躲避励磁涌流和外部短路时暂态不平衡电流的性能。采用 BCH-2 型差动保护要注意短路线圈匝数的确定匝数愈多躲避涌流的性能愈好, 但内部短路时继电器的动作延时就长。对中小型变压器,由于励磁涌流倍数大, 内部故障时非周期分量衰减快,对保护动作要求又较低,一般选较大的匝数,而 对大型变压器,内部涌流倍数小,非周期分量衰减慢,又要求保护动作快,则应 选较小的匝数。最后选用的抽头是否合适,应经变压器空投试验来确定。同时, 灵敏度检验应按内部短路时最小短路电流来进行。如不满足要求,则应选带制动 特性的差动保护。 与 BCH-2 型原理相同的还有 DCD-2 型差动继电器构成的差动 保护。 总的来说,带速饱和原理的纵差保护由于动作电流大,灵敏度低,并且在变 压器内部故障时,会由于非周期分量的存在而延迟动作,已逐步被淘汰。 3.2 二次谐波制动 依照励磁涌流中含有二次谐波的特点,设计了二次谐波制动的方法,一旦保 护检测到差流中含有的二次谐波大于保护整定值,就闭锁保护继电器,防止励磁 涌流引起保护动作。 和分别为差流中的基波和二次谐波分量的幅值,为二次谐

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