變壓器和應(yīng)涌流機(jī)理、影響及鑒別的研究

本課題將對近幾年多次引起變壓器縱差保護(hù)誤動、而目前還沒有充分認(rèn)識清楚、且沒有相應(yīng)良好防誤動措施的變壓器和應(yīng)涌流問題進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。研究內(nèi)容和意義如下：（1）建立變壓器和應(yīng)涌流解析分析模型，定性分析變壓器和應(yīng)涌流的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素，這一工作具有開創(chuàng)性，它將奠定分析和應(yīng)涌流性質(zhì)與特征的理論基礎(chǔ)。（2）建立變壓器和應(yīng)涌流的非線性數(shù)值仿真模型，定量分析影響變壓器和應(yīng)涌流各種因素的作用，這部分工作是對解析分析工作的深入。（3）將數(shù)值仿真與現(xiàn)場故障錄波相結(jié)合，全面分析和應(yīng)涌流引起變壓器縱差保護(hù)誤動的原因，為進(jìn)一步提出防誤動措施奠定理論基礎(chǔ)，具有重要的工程應(yīng)用價值。（4）綜合變壓器和應(yīng)涌流本身物理特征及其它能夠間接反映其性質(zhì)的特征量，提出選擇性好、可靠性高、速度快的和應(yīng)涌流鑒別判據(jù)及防止其引起變壓器縱差保護(hù)誤動的措施。以上工作是保障變壓器安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

涌流產(chǎn)生的原因是變壓器鐵心磁化曲線的非線性。如果鐵心的磁化曲線如圖1中a所示，電源側(cè)接入正弦電壓u，按照磁化曲線Φ-i的關(guān)系，就可作出涌流波形i（圖1b）。涌流的波形和其幅值的大小，不僅與磁化曲線有關(guān)，而且與鐵心剩磁磁通ΦR和電壓投入時的相位均有關(guān)系。剩磁ΦR的存在，使鐵心中的飽和磁通增大，導(dǎo)致勵磁電流進(jìn)一步上升。在電壓投入相位為0°時，涌流值最大。圖中標(biāo)出的只是一個周期內(nèi)的涌流波形，實際涌流是一種暫態(tài)電流，時間上是連續(xù)的。由于繞組存在電阻，隨著時間的推移，波形的輻值會逐漸減小。涌流波形開始時偏在時間軸的一側(cè)，然后逐步進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，即電流與時間值逐漸對稱，最后變成幅值很小而與時間值完全對稱的正常的勵磁電流，與電壓相位差90°。

三相變壓器中，涌流在每一相中均可能出現(xiàn)。涌流是非正弦波形，含有許多諧波分量，其中以直流和三次諧波分量占的比重較大。這些諧波的影響需加以抑制。

特高壓、交直流混合輸電及FACTS元件的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障暫態(tài)過程復(fù)雜，緩慢衰減的非周期分量和諧波可能導(dǎo)致變壓器保護(hù)中的勵磁涌流識別判據(jù)誤動作，從而導(dǎo)致變壓器主保護(hù)的拒動，危及設(shè)備安全；一直未能根本解決的勵磁涌流問題導(dǎo)致變壓器保護(hù)的誤動，影響系統(tǒng)的安全運行。基于漏電感和回路方程的保護(hù)原理易受擾動影響、難于整定，應(yīng)用困難。研究不受勵磁涌流影響的，性能優(yōu)良的變壓器快速主保護(hù)具有重要的意義。本項目擬在研究變壓器T型等效電路電感參數(shù)特性的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基于勵磁支路參數(shù)保護(hù)原理的研究。利用勵磁電感、勵磁阻抗和動態(tài)磁化曲線等勵磁支路參數(shù)在外部故障、鐵芯飽和及內(nèi)部故障時的數(shù)值特征，構(gòu)建快速主保護(hù)判據(jù)。同時，研究帶三角形接線變壓器勵磁支路參數(shù)的計算方法，解決新原理的應(yīng)用問題。本項目提出的快速主保護(hù)方案不受勵磁涌流的影響，動作速度快，算法簡單可靠，能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展對電力變壓器保護(hù)的要求。