基于变压器模型的新型变压器保护原理的研究

基于变压器模型的新型变压器保护原理的研究

郭少辉

郭少辉

（国网山西省电力公司检修分公司山西太原030032）

摘要：随着我国的现有供电网络系统电压参数强度等级的不断升高，我国电力变压器设备的参数结构特征，也逐步向着容量扩大化、电压等级提高化，以及设备部件结构复杂化的技术方向快速发展，与此同时，我国电力变压器设备的造价水平，也处于不断上升的过程中，在设备成本水平不断提高的背景下，变压器设备一旦出现运行技术故障，其实际给供电企业造成的经济损失也将会更加严重，因而做好变压器设备运行使用过程中的技术保护，对于我国电力能源生产供应事业的有序开展发挥着重要的保障作用，有鉴于此，本文介绍了波形基本原理，介绍了主变差动保护的影响因素，针对不同类型的保护装置，提出了相应的解决措施，同时，对一些值得注意的问题进行了探讨，希望对相关工作人员具有参考价值。

关键词：波形对称原理；变压器；差动保护

在很多领域中，均对波形对称原理进行了应用，在电力企业中，对变压器进行保护的时候，也发挥着关键的作用，波形对称原理在实际应用的过程中，可以将变压器中的励磁涌流与故障电流分开，在最大程度上，确保了变压器的稳定运行。笔者基于波形对称原理，分析了变压器的相关保护工作及其相关内容，希望能够对一些电力企业在遇到变压器差动保护相关问题时有所帮助。

1差动保护工作原理

所谓的差动保护指的是继电保护中对电流的保护，其中分为两种模式，一种是正相序，另一种则是反向序。差动保护主要是根据波形对称原理展开的。从某种角度上来说，变压器设备当作一个节点，这就会使设备中平均通过的电流是等量的，在这个过程中，变压器中的差动电流几乎为零，当然，这是在正常的状态下，如果变压器出现问题，设备中的流入和流出的电流不一致，那么会造成差动电流大于零，而电流高于其设定标准值时，所有的报警机制就会被触动，自动地将被保护的变压器等设备的断路器隔离开，同时也会使发生故障的变压器等设备的电源断开。除此之外，在励磁涌流的基础上，在刚开始的几个周期中，变压器的波形是比较侧重于整个时间轴的一侧，在这种情况下是只有正波的，一旦电流出现短路等现象时，变压器就会跟着发生微分等情况。而在波形对称原理中，“波形对称”指的就是在微分的前波和后波相互对称，这就是变压器的相关保护工作分析的原理。

2影响因素及解决办法

2.1二次回路断线

变压器中的二次回路断线情况的产生有很多种原因，其中包括二次回路中接线端子接触不良、电路中的断线、开关辅助连接不到位、开关被断开等。在变压器发生二次回路断线时，会影响到变压器中所有的电压量保护装置，同时，有的没有闭锁的安全装置也会有所延误。因此，针对这样的情况，可以采取下面几种方式：

第一，通过变压器发出的不同信号以及一些可能会发生故障相应的征象去有效地判断变压器中的哪组二次回路发生了断线。

第二，当变压器发生二次回路的断线等问题时，一定要在第一时间内对一些受到很大影响的继电保护装置进行停用，从而保证变压器中其他设备的顺利运行。

第三，及时地将变压器中二次回路得压板断开，从而有效地保证断路器不会无故跳闸。

第四，对变压器中可能出现的故障点进行仔细的检查，并且对变压器中二次回路电流相对应的电压进行测量，从电压的一些相关数据中判断二次回路中是否出现一些断线等安全事故。

第五，在变压器的二次回路所对应的开关出现跳闸等情况时，一般来说是由于电路短路所造成的，所以，从短路出发，在二次回路中，明确短路的点，妥善解决。

2.2变压器区外问题

在波形对称原理基础上所运行的变压器的相关保护工作一般来说都是采用P等级的CT，所以在变压器区外出现一些安全故障时很容易产生饱和的现象，其中有几个重要的原因：

第一，二次负载过程中的故障电流对变压器的区外影响是非常大的，而且在短路事故发生频繁的变压器区外系统中很多线路的近端点都会有很大的故障电流，这会对CT造成负载过大或者限值系数不当等负面影响，从而会使得整个变压器中的磁通密度有了显著的提升，使变压器区外的CT系统产生饱和的现象。

第二，故障电流与变压器的区外问题也有着直接的影响，其中最主要的一个因素是故障电流的非周期分量，一般来说，变压器中的电流分为稳态电流和暂态电流，而非周期分量就是暂态电流中的一种表现形式，当变压器的区外出现一些问题时，回路中的电流就会显著提高。

除此之外，相关的技术研究人员还应该对变压器的与后备相关保护工作进行高度的重视，变压器的区外事故处于一种饱和状态时可能会对变压器的相关保护工作有一定程度上的延迟，这就会存在很多的安全隐患，当变压器中的CT系统饱和达到一定程度时，会造成过流保护无法启动，这将会在很大程度上降低变压器的安全性，当然，一般来说，基于波形对称原理下的变压器差动保护通常可以和后备保护相互配合，这样可以有效地避免对上一等级的差动保护造成越级跳闸的后果，同时还可以有效降低后备保护的拒动现象的发生。综上所述，基于波形对称这一原理下的变压器的相关保护工作应该对前面所提到的这些问题加以重视，从而有效地保障了变压器区外的顺利运行。

2.3励磁涌流

基于波形对称原理下的变压器差动保护过程中，除了我们前面所提到的二次回路断线问题以及变压器区外的问题，还有一项非常关键的内容就是励磁涌流。在这里我们应该对这项内容中的两个方向进行研究，其中一个是合闸时的变压器电压处于一个很大的状态，在这种情况下，变压器中的磁通量为零，也就是说，变压器中的铁芯里正处于一种稳定的状态，所以不会有励磁涌流的产生。另一个是合闸瞬间的电气设备电压刚好为零，这时电气设备的内部没有通磁，而对于这个数据来说，它是一个具有双标的物理量，所以这时变压器进行合闸的过程中会产生一定程度上的负面影响。综合来看，基于波形对称原理下的电气设备差动保护中的电流和磁通量之间的联系都是由磁化的一些相关的基本功能来决定的，并且变压器中的内部饱和度越高，其磁通量相对应的电流也就随之增加。当基于波形对称原理下的变压器进行合闸的瞬间，变压器内的铁芯中是磁通量最大的时候，而对于此时的变压器来说，内部铁芯的饱和程度过高，同时也会促进励磁涌流的增加，从而产生更大的励磁涌流。从某种角度上来讲，这种电流是基于波形对称原理下的电气设备中没有电阻时所测定电流的一百倍，所以在忽略电阻时，励磁电流的最大值一般处于基于波形对称原理下的变压器差动保护在合闸之后的半个周期左右，但是这个电流是随着周期的变化而逐渐减少的。对于大型的变压器来说励磁涌流减小的过程较为缓慢，而对于一些小型的变压器来说，其励磁涌流减小的速度就非常快的，然而，不管时间的长短，只要是基于波形对称原理下的变压器，均能够处于一种相对平衡的稳定状态。

结语

基于波形对称这一原理下的变压器的相关保护工作在我国的很多的电力企业中都有所应用，相信大家对基于波形对称原理下的变压器差动保护已经有了一定的了解，虽然这种变压器在实际应用的过程中还存在着一定的不足之处，相信在相关人员不断地改进和完善下，在不久的将来，我国电力行业会更高效的发展。

参考文献：

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