变压器差动保护二次谐波制动原理分析.docx

变压器差动保护二次谐波制动原理分析 62 第34卷第5期 2011年10月 水电站机电技术Vol.34No.5 Mechanicalamp;ElectricalTechniqueofHydropowerStationOct.2011 变压器差动保护二次谐波制动原理分析 周永兵，李琦永,韩海彦 (龙滩水电开发有限公司，广西天峨547300) 摘要:基于一次变压器差动保护跳闸事件分析，结合目前220RV及以上变压器差动 保护现状，对变压器励磁涌流 的产生机理和性质进行分析和研究，重点针对变压器差动保护二次谐波制动原理, 阐述不同的相位校正转换方式对 保护可靠性的影响. 关键词:变压器保护;谐波制动;谐波含量;相位校正;励磁涌流 中图分类号:TM774文献标识码:B文章编号:1672?5387(2011)05—0062—03 O引言 龙滩水电站采用发变组单元接线方式,主变低 压侧与发电机间设发电机出口断路器(GCB).在主 变低压侧直联厂高变，作为厂用电源?龙滩水电站在 执行2号主变压器充电过程中,2号厂高变差动保 护动作，主变高压侧断路器跳闸. 为确认此次事件原因，认真分析了有关保护动 作记录，并结合目前220kV及以上变压器差动保护 现状,对变压器励磁涌流的产牛机理和典I牛质进行 了研究，重点针对变压器差动保护二次谐波制动原 理，阐述了不同的转角方式对保护可靠性的影响. 1变压器励磁涌流 龙滩2号机组接线方式见图1. 2号 图1龙滩水电厂2号机组简要接线方式 1.1龙滩2号厂高变差动保护跳闸分析 在发生此次事件后，调取2号厂高变差动保护 动作波形图（见图2）.发现厂高变空载合闸冲击时， 三相二次谐波差流含量分别为:A相41.51%,B相 6.58%,C相7.57%.变压器差流中的二次谐波分量 制动定值为15%.由此发现，虽然A相满足制动条 件，但是B,c相均不满足，故厂高变差动保护动作 出口，属保护装置正确动作. 图2变压器差流采样波形 1.2变压器励磁涌流产牛机理及特性 电力变压器在空载投入电网或外部故障切除后 电压恢复时，由丁变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材 料的非线性特征，会产生相当大的励磁电流（可达到 额定电流的8?10倍），即励磁涌流【1】.若差动保护 不能躲过这一电流，就会发牛误动作. 图3为变压器铁心磁化曲线1210为磁通，饱 和磁通量,当到时，饱和曲线近似看作直线 P,即当gt;时,fP随性急剧增长.如果变压 器铁芯磁通未达到饱和，的值很小,几乎为0?假 设电压过零时合闸，对应的电压幅值为，此时铁芯 中必有稳态磁通⑴. 收稿日期：201 b 08—26 作者简介:周永兵（1983—），男，硕士研究生，主要从事继电保护检修维 护工作. 第5期周永兵，等:变压器差动保护二次谐波制动原理分析63 p 图3变J上器铁芯磁化曲线 根据： ■ ■ 出(1) 得:㈣ ==sin(w+) cos(wt-t-)-t-^L(2) 式中二/W为稳态磁通的幅值.设为 空载合闸前的铁芯剩磁，合闸瞬间t=O时,41式(2) 可得:(o)=— COSO 汁(3) 根据磁通守恒定律(0)=,得： 二+COSa(4) 由此得到： (f)=一 cos(wt-t-)+= COSO~— cos(wt 十)+(5) 由式(5)可以得到空载合闸铁心磁通曲线，如图 4所示. ￡ 图4变压器空载合闸铁心磁通曲线 根据图4,我们可以得到相对应的励磁涌流 的一个周期变化曲线如图5所示?图中，可以看出励 磁涌流的特性： 励磁涌流的变化曲线为尖顶波型,含有大 量的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波). 波形完全偏离吋间轴的一侧，并口岀现间 断?涌流越大，间断角越小，非周期量越大. 励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱和程度有 关?饱和越深，电抗越小,衰减越快一般隋况下，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. 变压器空载合闸时,涌流是否产生以及涌 流大小跟很多因素有关,主要受到变压器铁芯剩磁， 合闸角和饱和磁通的影响［3 J. 陶5变压器励磁涌流曲线 2二次谐波制动原理分析 2.1二次谐波制动 目前差动保护在工程上普遍采用二次谐波制动 原理和间断角原理?这两种原理是从不同的角度反 映涌流的特征，并不存在孰优孰劣问题.本文只讨论 二次谐波制动原理. 二次谐波制动原理：2gt;2判为励磁 涌流，其中为差流中二次谐波分量,为其基 波含量分量??为二次谐波制动比，国内一般采 用经验值10%?15%.龙滩该定值为15% ?其计算方 法有两种： (1)谐波比最大相制动.即三相中只要有一相 差流二次谐波含量大于，的设定值，则制动. ⑵分相制动?即每一相差流二次谐波含量都 大于，的设定值，则制动. 前者谐波比最大相制动可以保证励磁涌流时保护