发布时间 : 星期五 文章基于simulink的变压器故障仿真更新完毕开始阅读f2af1a398e9951e79a89272e
徐州工程学院毕业设计(论文)
图2.3变压器励磁涌流的产生机理
2. 变压器励磁涌流的特点
1）励磁涌流很大，其中含有大量的直流分量；
2）励磁涌流中含有大量的高次谐波，其中以2次谐波为主，而短路电流中2次谐波成分很小。表2.1中列出了短路电流和励磁涌流中各次谐波分量的比例； 3）励磁涌流的波形有间断角，涌流越大，间断角越小；
4) 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。
12
徐州工程学院毕业设计(论文)
表2.1 变压器内部短路电流和励磁涌流谐波分析结果
谐波分励磁涌流 量占基波分量的百分比（%） 基波 2次谐波 3次谐波 4次谐波 5次谐波 直流 例1 100 36 7 9 5 66 例2 100 30 6.9 6.2 — 80 例3 100 50 9.4 5.4 — 62 例4 100 23 1.0 — — 73 不饱和 100 9 4 7 4 38 饱和 100 4 32 9 2 0 短路电流 3.励磁涌流的危害性
1）使变压器在投运时引发变压器的继电保护装置误动作，变压器的投运频频失败； 2）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，使变压器各侧负荷全部停电；
3）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而受损；
4）励磁涌流及其引起的操作过电压会对变压器及断路器等电气设备造成损坏； 5）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；
6）造成电网电压骤升或骤降，影响其他电气设备正常工作； 7）励磁涌流中的大量谐波对电网电能质量造成严重的污染； 8）引起临近正在运行的变压器产生和应涌流而跳闸
因此，必须对励磁涌流采取相应的措施，把危害降到最低。
13
徐州工程学院毕业设计(论文)
3.鉴别励磁涌流的原理与方法
如前所述，变压器差动保护的主要矛盾集中在鉴别励磁涌流和内部故障上。近十多年来，国内外专家学者致力于变压器继电保护的研究，提出了多种鉴别励磁涌流的原理与方法，下面简要的概述一下这些原理与方法。
3.1谐波识别法
谐波识别法是通过电流或电压中谐波含量的多少来区分内部故障和励磁涌流。可以分为两种，一是利用二次谐波电流鉴别励磁涌流；二是通过分析变压器端电压中的谐波分量而形成的电压制动式保护。
3.1.1二次谐波电流鉴别励磁涌流
分析表明，励磁涌流中含有较大的二次谐波分量，通过计算差动电流中的二次谐波电流与基波电流的幅值之比可判别是否存在励磁涌流。当出现励磁涌流时应有Id2＞K?Id1，式中Id1、Id2为差流中基波和二次谐波模值；K是二次谐波制动比，可以调整，一般整定为15%～17% 。二次谐波制动原理简单明了，目前在国内外变压器的常规保护中运用较普遍，有较多的运行经验，微机保护已经实现了该种原理。
3.1.2谐波电压鉴别励磁涌流
其基本思想是当变压器因励磁涌流出现严重饱和时，端电压会出现严重畸变，其中包含较大的谐波分量，可以用来鉴别励磁涌流。其原理简述如下，如果变压器的三相电压满足：
V1＞Vth (3.1) 或 Tsum＞Tth (3.2)
此时判为励磁涌流，保护闭锁。其中V1是电压基波分量的幅值；Vth、Tth分别是门槛值；Tsum是一个监视量，目的是为了克服在涌流时端电压畸变引起的电压V的下降导致保护误动作，
Tsum??V1k?Vk (3.3)
N其中 V1k——基波分量计算采样值； Vk——电压原始采样值。
k?1分析和实验表明，在涌流情况下，虽然某些项可能出现V1＜Vth，但均可由对应的Tsum＞Tth可靠制动。对于各种内部短路，一般总有V1＜Vth和Tsum＜Tth，保护能够快速跳闸。
与二次谐波电流制动相比，谐波电压制动原理对于LC的振荡相对不敏感，二次谐波电流制动的某些不足得以一定的改善。但电压制动原理与电源阻抗的大字密切相关，如果采用一个习惯性的假设，认为系统总阻抗为零，那么在故障时一定满足V1＞Vth，即保护拒动，因此，在构成该原理的保护时必然要求对系统阻抗有比较精确的了解，这导致了在整定上的复杂。
14
徐州工程学院毕业设计(论文)
3.2 波形特征识别法
根据变压器在励磁涌流和内部故障时，差动电流波形所具有的不同特征来区分励磁涌
流和内部故障的方法
3.2.1基于间断角原理鉴别励磁涌流
通过检测差流间断角的大小来实现鉴别涌流的目的，一般采用的判据为：
；??＜140° (3.4) ?J＞65°
式中：?J是涌流间断角；??是涌流波宽。
只要?J＞65°就判为励磁涌流，闭锁差动保护；而当?J?65°且???140°时，则判为故障电流，开放差动保护。
间断角原理利用了涌流时会产生很大的间断角，通过测量间断角的大小可以实现鉴别涌流。得到了广泛的应用，但面临着因TA传变引起的间断角变形问题。当TA饱和时，，间断角区域产生反向电流，饱和越严重，反向电流越大，使得间断角消失；内部故障电流则可能会产生间断角，这些必然会使差动保护拒动或误动。此外，目前保护均是利用微机来实现的，为了准确的测量间断角，需要很高的采样率，这就对CPU的运算速度提出了很高的要求；同时由于涌流间断角处的电流非常小，几乎为零，而A/D转换在零点附件的转换误差很大，因此，必须用高分辨率的A/D转换芯片，这些都使得间断角原理所需的硬件成本提高了。
3.2.2基于波形对称原理鉴别励磁涌流
波形对称原理目前主要有积分型波形对称原理和微分型波形对称原理两种。 积分型波形对称原理是将一个周波采样信号的波形经过旋转和平移变换后，进行积处分理，定义波形对称系数，根据内部故障电流和励磁涌流的不同特征，加入模糊识别法，设置一个出口计数器，计数器对不同的波形对称系数采取不同的计数方法，当计数器累加值大于某一阀值时，判断为励磁涌流，闭锁保护出口。对积分型波形对称原理来说，只要励磁涌流有明显的特征，故障电流畸变较小，谐波含量较小，该方法就可以实现快速出口和可靠闭锁于涌流。但是，当故障电流畸变严重时，则有可能延时出口，其实用性还有待作进一步的研究。
微分性波形对称原理首先将差流进行向前微分，滤除直流分量，将微分后差流的前半波与后半波作对比比较，根据比较结果判断是否发生了励磁涌流，有以下来两种实现途径：
方法一：
Ii?Ii?180Ii?Ii?180''''?K
(3.5)
Ii为差电流导数前半波第i点的数值，Ii?180为后半波对应第i点的数值，K为比较闭值。当第i点的数值满足上式时称为对称，否则为不对称。连续比较半个周波，对于内部故障上式恒成立；对于励磁涌流，至少有14周波以上的点不成立。
方法二：其实现方法是利用
15
''