一起主变差动保护误动实例分析及对策探讨

根据一台变压器空载合闸造成另一台并联运行变压器差动保护动作的故障录波数据,分析了运行变压器差动保护误动的原因。由于空载合闸变压器产生的励磁涌流引起桥侧电流互感器传变特性发生改变,从而使差动电流中的二次谐波含量降低,二次谐波闭锁保护失效,导致变压器差动保护误动。根据现场的实际情况和误动原因,探讨了如何防止励磁涌流引起的主变差动保护误动的对策。     

内桥接线主变压器差动保护误动原因分析

内桥接线变电站的主变压器并列运行时,其中一台变压器支路空载合闸或故障时,内桥开关将通过很大的励磁涌流或短路电流。在此情况下,正常运行的变压器差动保护可能发生由于电流互感器暂态传变特性差异以及产生和应涌流现象而导致保护误动。文中结合一起变压器差动保护连续误动的事故,对内桥接线方式下,电流互感器传变特性差异、和应涌流的产生进行了理论分析和仿真验证,并对励磁涌流的二次谐波闭锁能力进行了分析计算。最后提出了内桥接线方式下改进的变压器差动保护接线方式等解决措施,以防止差动保护误动。     

巨型主变压器合闸时差动保护误动分析及优化

大型变压器由于其密封性的铁心结构和铁磁材料固有的磁滞特性,在对其进行必要的直流电阻试验后,会在铁心中产生剩磁。变压器空载合闸时,剩磁将导致励磁涌流增大,造成变压器差动保护的误动作,使主变压器不能正常送电。针对该问题,通过对向家坝水电站某次冲击合闸时差动保护误动的情况进行原因分析,介绍了变压器剩磁与励磁涌流和差动保护的关系,并归纳出几种有效削弱剩磁的方法：(1)由发电机带变压器零起升压;(2)减小直流电阻测量电流;(3)交流消磁;(4)直流消磁;(5)提高变压器铁心温度。     

基于EMTDC的单相变压器励磁涌流分析

为了进一步分析差动保护会否因励磁涌流与内部故障的判别误差而导致误动,利用EMTDC仿真的方法,建立电源-变压器-电流互感器的系统模型,对变压器在不同角度空载合闸时的励磁涌流及经电流互感器传变后的二次涌流进行了综合仿真,并对仿真后的结果分析计算,获得在不同合闸角时的二次谐波含量和涌流间断角的大小。从仿真结果可以看出,一次涌流经电流互感器传变后,涌流特征并未发生变化,从而不会使保护误动作。同时,无论变压器是否存在剩磁,任一合闸角都不会使该变压器差动保护产生误动作。利用仿真分析结果可以对差动保护动作闭锁条件重新校定。     

变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响

分析了和应涌流产生的物理机理及其对差动保护的影响。理论和实际分析结果表明，由于相邻变压器空投涌流中的非周期分量流过系统电阻，导致公共节点上电压的非周期波动，引起该变压器产生和应涌流，且和应涌流中衰减较慢的非周期分量所引起的电流互感器局部暂态饱和是导致差动保护误动的主要原因，最后提出了在运行中应该注意的问题和方法。     

变压器外部故障切除后恢复性涌流的研究

长期以来，变压器区外故障切除后的电压恢复过程被认为与空载合闸一致，其实变压器在此期间的电磁暂态过程有其自身的特点。文中考虑了断路器在电流过零时开断短路电流的约束条件，分析了变压器从外部故障发生到被切除的电磁暂态全过程，提出了故障传递剩磁的概念，说明了影响变压器外部故障切除后恢复性涌流的4个参数。在此基础上，以数字仿真和动模录波数据分析说明恢复性涌流本身不会造成变压器差动保护误动。     

影响和应涌流因素的仿真分析

首先列出了积分形式的和应涌流数学模型,并指出和应涌流主要是由突变的系统电流流经系统内阻抗,造成运行变压器的磁链改变而形成的,和应涌流的大小由合闸时刻系统内阻抗的大小和系统电流在一周期内时间轴两侧的面积差决定。系统阐述了和应涌流的发生过程,并结合实际系统的运行情况搭建模型进行仿真。通过改变变压器中性点接地方式和负载的功率因素等方式分析了影响和应涌流大小的因素。最后给出了预防变压器差动保护因和应涌流而误动的建议。     

基于交叉闭锁方案的变压器和应涌流分析

电力系统运行过程中,空载投运变压器过程中会导致相邻的运行变压器出现和应涌流。和应涌流将导致电压下降,产生的电压降导致运行变压器反向饱和,从而引起变压器差动保护误动。基于此,文中基于交叉闭锁原理,在PSCAD/EMTDC仿真平台上对额定容量100 MVA,一、二次侧电压比为33/11 kV的二次三相变压器进行仿真分析。试验结果表明,交叉闭锁方案能实现变压器闭锁,且能防止空投电力变压器差动保护在谐波抑制功能失效时误动,进而能解决和应涌流问题,具有实际参考价值。     

大桥电厂主变激磁涌流造成发电机差动保护误动的分析及防范

大桥电厂的主接线方式采用扩大单元接线,当一个单元的发电机、变压器处于正常运行态,在对另一单元并联的变压器进行充电时,会因激磁涌流引起处于运行态的发电机差动保护误动作,跳发电机出口断路器。对该问题进行了分析研究,找出了发电机羞动保护动作的原因,针对大桥电厂的实际情况,提出了防范励磁涌流造成发电机差动保护误动的措施。     

变压器差动保护涌流制动原理的研究

描述了一种采用波形叠加原理的涌流制动方法，论证了该原理与谐波制动原理及 间断角原理之间的对应关系，同时分析了由于Y/△变换引起的变压器对称涌流对各类原理的 变压器差动保护的威胁，并提出了在对称涌流产生时如何防止变压器差动保护误动的方法。 据此原理研制的ISA—1H微机变压器差动保护已投入现场运行。     

变压器和应涌流的理论探讨

在线性化简化的基础上，建立了两台单相变压器并联和级联运行模型，推导了当一台变压器正常运行，另外一台并联或级联变压器空投充电时，两台变压器的磁链解析表达形式，定性分析了正在运行的变压器可能发生饱和现象以及和应涌流产生及影响的机理。同时，在利用分段线性特性考虑磁化特性的情况下，通过数值仿真进一步分析了空投充电变压器的剩磁与合闸角、系统阻抗参数对运行变压器和应涌流幅值及饱和速度的影响，仿真结果验证了分析结论，为和应涌流导致变压器差动保护误动的分析以及认识和应涌流的本质奠定了基础。     

变压器外部故障切除后差动保护误动的机理分析

由于变压器铁心在暂态过程中存在非线性，在实际运行中，变压器保护有时会出现难以解释的误动作。正确分析这些误动原因，对提高变压器保护的运行水平，促进保护生产厂家研制更高性能的产品，都有积极作用。文中通过建立一个基于二阶等效电路的变压器模型，分析了变压器带负荷合闸，尤其在外部故障切除后电压恢复的过程中，变压器差动保护误动的原因。指出：由于负荷支路的存在，导致在暂态过程中通过铁心的磁通可能存在2个具有不同符号和时间常数的衰减直流分量，衰减较慢的磁通在另一磁通充分衰减后仍可能保持较高的数值，导致变压器铁心严重饱和，相应地涌流特征消失，任何利用涌流波形特征进行判别的差动保护均存在误动的可能性。这项工作对变压器保护理论是一种有益的补充。     

和应涌流对差动保护的影响因素分析及防范措施

和应涌流可能引起主设备保护的误动,目前还鲜有针对和应涌流的有效防范措施。分析了和应涌流的产生机理,指出和应涌流本身并不会引起差动保护误动。针对现场运行中较多采用的二次谐波制动原理,研究了该原理在发生和应涌流时,不同电流互感器（TA）传变特性下的适用性,指出由和应涌流引发的TA局部暂态饱和是导致差动保护误动的重要因素之一。最后,提出一种比率制动特性的修正方案以避免由于TA局部暂态饱和引起的差动保护误动。     

三相变压器和应涌流仿真建模分析

变压器在空载投运过程中会导致相邻变压器出现和应涌流以及变压器继电保护误动作。在线性简化的基础上,建立了2台变压器并联和串联运行模型,运用2台并联变压器的磁链解析表达式和偏磁衰减规律,定性分析正在运行的变压器可能发生的饱和现象以及和应涌流的产生及影响机理;详细分析系统电抗、空投变压器剩磁、铁芯材料、接地方式等因素对和应涌流的影响;利用MATLAB/SIMULINK计算机仿真验证分析结论,为和应涌流导致变压器差动保护误动的分析以及认识和应涌流的本质奠定了基础。     

采用加强制动的新型发电机差动保护

针对和应涌流暂态过程中发电机差动保护误动问题,通过理论研究和实际数据分析发现此时发电机两侧电流相位偏差较大,差流中存在较大的二次谐波分量,制动电流较小,导致保护没有进入传统差动保护制动区而误动。提出了一种加强制动型发电机差动保护新方法,其动作特性仍为两段折线,以制动电流拐点值为分界点,下方区域采用二次谐波百分比结合差流与制动电流幅值关系来实现加强制动功能,而上方区域仍采用比率制动,从而实现整个动作区域上均有制动功能。各项试验数据和结果证明了该方法的正确性和可靠性。     

一种基于序功率方向的变压器保护方案

传统的变压器保护一直采用的是差动保护，始终存在需要附加励磁涌流判据的问题。而目前区分内部故障和励磁涌流的方法都是基于涌流波形特征提出的，均不可能做到完全正确。文中提出了一种与差动保护原理无关的变压器保护方案：对故障状态下系统正负序网络模型进行分析，由变压器两端电流电压计算出两侧正负序功率，根据序功率方向的不同，能快速、准确地区分变压器的内部故障、外部故障和励磁涌流。对于双端或单端电源网络，当以变压器两侧系统的综合阻抗角为动作灵敏角并且变压器保护区内发生不对称故障时，原边侧和副边侧的正、负序功率均为负值；当变压器保护区外发生不对称故障时，发生区外故障一侧的正、负序功率为正，另一侧的正、负序功率为负。如果负序功率与正序功率相比非常小，可以判断为三相对称故障，此时仅根据正序功率方向进行判断。如果副边侧正、负序功率均为0，则判为变压器空载合闸而引起的励磁涌流。此方法对不对称故障有很高的灵敏度。大量的ATP仿真验证了该方案的正确性。     

变压器励磁涌流的特性与识别方法

在电力变压器差动保护中，励磁涌流与内部故障电流的判别一直是一个关键问题。围绕这一主题，国内外先后提出了许多方法。但仍不能很好地满足当前电力变压器保护的需求——可靠（不拒动）、安全（不误动）及快速动作。文章阐述了励磁涌流的产生及其特性。分析了涌流波形与故障电流波形的区别；分析了各种识别励磁涌流方法的基本原理，并提出了变压器差动保护的发展方向。     

三相变压器励磁涌流及保护方案

针对近期基于波形对称原理的变压器差动保护频繁误动的现状，从三相变压器励磁涌流的产生机理入手，分析了波形对称原理与2次谐波制动原理的内在联系，结合目前流行的2种相位补偿方式，指出了传统采用相间差动的保护方案误动的根本原因。针对220 kV以上D侧套管内装设电流互感器的变压器，提出了一种采用相电流差动接线的保护方案。该方案在理论上克服了传统方案的全部弊端，并可实现真正的分相制动；缺点在于保护范围有所减小，需要其他保护来配合。     

浅谈励磁涌流与变压器保护的关系

在电力变压器中,存在着励磁涌流。这个励磁涌流,对变压器的保护关系很大,它影响着保护的灵敏度和可靠性。所以在保护设置方面,要特别加以关注,以避免装置的误动和拒动,提高电力生产安全运行水平。 1 什么是励磁涌流? 所渭励磁涌流就是电力变压器,空载投入或外部短路切除后电压恢复时,在变压器     

基于电压与电流微分比值原理的新型变压器保护

为解决变压器差动保护由于励磁涌流而经常误动的问题，从变压器磁特性出发，先阐述了利用磁通特性原理区分励磁涌流的不足，然后提出了利用电源侧电压和电流微分的比值来判别变压器是否含有励磁涌流的新方法。此方法原理简单，易于实现，无需任何先验参数，具有数据采样方便，计算量小，动作可靠、迅速等特点。对变压器各种运行状态进行ATP仿真试验，初步证实了该方法的正确性。最后通过对动模试验数据的分析表明，该方法能够迅速、可靠地切除变压器内部故障,具有很高的实用价值。