6.3-变压器励磁涌流及鉴别方法PPT文件格式下载.ppt
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变压器稳态运行时,铁芯是不饱和的。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,正常运行:
不饱和;
空载合闸:
由于直流分量的影响,可能饱和;
合闸半个周期后磁通达到最大值,饱和最严重。
是以2为周期变化,在区间:
时发生饱和。
变压器的近似磁化曲线如图所示。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,由图可见,铁芯不饱和时,磁化曲线的斜率很大,励磁电流近似为零,铁芯饱和后,磁化曲线的斜率很小,励磁电流大大增加,形成励磁涌流。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,由前面分析可知,在(0,2)周期内,在区间:
铁芯饱和。
因此励磁电流可表示为:
6.3.1单相变压器的励磁涌流,由图可见,波形完全偏离时间轴的一次,且是间断的,波形间断的宽度称为励磁涌流的间断角。
间断角是区分励磁涌流和故障电流的一个重要特征,饱和越严重间断角越小。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,的数值与变压器电压(稳态磁通)幅值、合闸角以及铁芯剩磁有关。
通常关心各种情况下最小的间断角,在计算时可取、,取最大剩磁。
变压器的最大剩磁与许多因素有关,现场实测也很困难,具体数值目前还有争议,较为保守的可取,可算得。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,励磁涌流中除了基波分量外,还存在大量的非周期分量和谐波分量。
由于励磁涌流是周期函数,可以展开成傅立叶级数:
分解之后可得到非周期分量,基波分量以及高次谐波分量。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,通常关心的是励磁涌流中非周期分量和高次谐波分量的含量,在上面分析的前提条件下,它们只与间断角有关,与励磁涌流幅值无关,下表给出了集中间断角下的谐波含量。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,综合以上分析,单相变压器励磁涌流的特点为:
(1)在变压器空载合闸时,涌流是否产生以及涌流的大小与合闸角有关,合闸角=0和=时励磁涌流最大;
(2)波形完全偏流时间轴的一侧,并且出现间断,涌流越大,间断角越小;
(3)含有很大成分的非周期分量,间断角越小,非周期分量越大;
(4)含有大量的高次谐波分量,而以二次谐波为主,间断角越小,二次谐波也越小。
6.3.2三相变压器的励磁涌流,对于Y,d11接线方式的三相变压器,引入每相差动保护的电流是两个变压器绕组电流之差,其励磁涌流也应该是两个绕组励磁涌流的差值,即:
两个励磁涌流相减后,涌流的时域特征和频域特征都有所变化。
下面以一算列说明。
6.3.1单相变压器的励磁涌流,计算条件:
经过计算,可得到励磁涌流的波形以及谐波的含量,如图所示。
三相剩磁:
三相合闸角:
6.3.1单相变压器的励磁涌流,间断角:
78.6,二次谐波含量:
14.8%,6.3.1单相变压器的励磁涌流,间断角:
49.6,二次谐波含量:
37.6%,6.3.1单相变压器的励磁涌流,间断角:
14.8%,6.3.1单相变压器的励磁涌流,结合上面算例,对于一般情况,三相变压器励磁涌流有以下特点:
(1)由与三相电压之间有120的相位差,因而三相励磁涌流不会相同,任何情况下空载投入,至少在两相中要出现不同程度的涌流。
(2)某相励磁涌流可能不再偏离时间轴的一侧,变成了对称性涌流。
其他两相仍为偏离时间轴一侧的非对称性涌流。
对称性涌流的数值比较小,非对称性涌流含有大量的非周期分量,但对称性涌流中无非周期性分量。
(3)三相励磁涌流中有一相或两相二次谐波含量比较小,但至少有一相比较大。
(4)励磁涌流的波形仍然是间断的,但间断角显著减小,其中又以对称性涌流的间断角最小,但对称性涌流的正向最大值与反向最大值之间的相位差(波宽)为120,而稳态电流波宽为180。
6.3.3防止励磁涌流引起误动的方法,1二次谐波制动的方法,二次谐波制动根据励磁涌流中含有大量二次谐波分量的特点,当检测到差电流中二次谐波含量大于整定值时就将差动继电器闭锁,以防止励磁涌流引起的误动。
二次谐波制动的差动保护采用二次谐波制动方法的保护。
动作判据:
二次谐波幅值,基波幅值,二次谐波制动比,可取15%20%,根据具体情况而定,对于实际运行的三相变压器,早先的二次谐波制动是采用按相制动的方案。
若某相的二次谐波含量大于K2,就闭锁该相的差动保护,然而,在涌流严重时,二次谐波含量将小于15%,因此差动保护可能会误动。
若降低整定值,则会影响内部故障时纵差动保护的动作速度(等待短路电流二次谐波衰减)。
由于三相励磁涌流中至少有一相二次谐波含量较高,近年来,一般采用“三相或门制动”方案:
三相差动电流中只要有一相的二次谐波含量超过制动比,就将三相差动继电器全部闭锁。
变压器内部故障时,测量电流中的暂态分量也可能存在二次谐波,若含量超过K2,差动保护也将会闭锁,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的动作速度,往往增加一组不带二次谐波制动的差动保护,称之为差动保护的速断保护,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,带制动特性差动保护,二次谐波制动差动保护优点:
简单、调试方便、灵敏度高,二次谐波制动差动保护缺点:
(1)在具有静止无功补偿装置等电容分量比较大的系统,故障暂态电流中含有大量二次谐波,差动保护的动作速度将受影响。
(2)若空载合闸前变压器已经存在故障,合闸后故障相为故障电流,非故障相为励磁涌流,采用三相或门制动的方案时,差动保护必将被闭锁。
由于励磁涌流衰减很慢,保护的动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的方法,2间断角鉴别的方法,间断角鉴别励磁涌流的波形中会出现间断角,而变压器内部故障时流入差动继电器的稳态差电流是正弦波,不会出现间断角。
间断角鉴别的方法就是利用这个特征鉴别励磁涌流和故障电流,即通过检测差电流波形是否存在间断角,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。
6.3.3防止励磁涌流引起误动的方法,间断角判据间断角的整定值一般取65。
当检测到间断角大于65时将差动保护闭锁。
对于Y,d11接线方式的三相变压器,非对称涌流的间断角比较大,间断角闭锁元件能够可靠的动作,并有足够的裕量;
而对称性涌流的间断角有可能小于65。
进一步减小整定值并不是好的办法,因为整定值太小会影响内部故障时的灵敏度和动作速度。
6.3.3防止励磁涌流引起误动的方法,波宽判据由于对称性涌流的波宽为120,而故障电流的波宽为180,因此在间断角判据基础上再增加一个反应波宽的辅助判据,在波宽小于140(有20的裕量)时也将差动保护闭锁。
6.3.3防止励磁涌流引起误动的方法,电流源,励磁电流过零,电感电流不能突变,二次侧电流,间断角消失,求导,的持续时间超过,间断角的检测方法,