毕业设计（论文）
开 题 报 告
题 目 变压器励磁涌流识别
方案的研究
专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气046 学 生 沈明 指导教师 王海燕
2008 年
一、毕业设计(论文)课题来源、类型
本毕业设计（论文）的课题来源为科研生产实践，课题类型为工科工程类中的系统仿真。 二、选题的目的及意义
随着超高压远距离输电线路在我国越来越多地建成和投入运行，大容量变压器的应用日益增多，这就对变压器保护运行的可靠性和快速性提出了更高的要求。根据相关文献统计，目前220kv变压器差动保护正确动作率不到70%，远低于其它设备保护的运行水平，因此有必要对现有的技术进行深入的综合研究。
无论是传统的模拟式保护，还是目前崛起的微机保护，其中的变压器差动保护主要要解决两个问题：一是正确鉴别励磁涌流和内部故障短路电流；二是区分外部故障和内部故障。运行经验表明，差动保护能够准确地区分区内和区外故障，因此励磁涌流和内部故障短路电流的判别是变压器差动保护的关键问题。 本次毕业设计“变压器励磁涌流识别方案的研究”，通过分析变压器在励磁涌流和内部故障时差动电流波形所具有的特征差异，研究比较目前现有的励磁涌流识别方法，同时利用EMTDC软件形成变压器故障、涌流数据，对其中两种涌流识别方案进行仿真分析，并以现场实录数据验
证差动保护中涌流识别方法。 三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势
1．国内外的发展现状
近年来,随着电力系统规模的扩大,电压等级的升高,增加了很多大容量的电机和变压器。大容量变压器发生事故的次数也随之增加,大容量变压器主要采用纠结式绕组,匝间绝缘水平尚不能满足这种接线方式的
- 1 -
需要,因而变压器的匝间短路事故有所增加。因此,对变压器保护提出了新的更高的要求。国内外都在探索新的变压器保护原理。励磁涌流的判别方法在当前的应用及研究中,主要有如下几种:二次谐波制动、间断角、电压制动、磁通特性原理、等值电路法等;另外,将新兴学科和方法(如模糊集合论、专家系统、人工神经网络等)运用到变压器的保护中也是研究的热点之一。
二次谐波制动原理是利用励磁涌流中含有较大的偶次谐波分量,并且二次谐波分量最大。因此计算出差流中的二次谐波分量,如果其值较大就可以判断出是励磁涌流。二次谐波原理简单明了,在常规保护中有较多 的运行经验,用微机实现比常规保护更容易。因此,目前国内外实际投入运行的计算机变压器保护大都采用这个原理。但是,采用二次谐波制动的变压器保护,也有很大的局限性。变压器端部接长线或接静补电容时,内 部故障的暂态电流也可能产生较大的二次谐波。因此,系统的扩大和运行方式的增多使二次谐波不再是励磁涌流的独有特征。变压器有时会造成误动。
间断角原理率先由我国提出并制成样机,其模拟式保护装置已经得到应用。间断角原理是基于励磁涌流波形中有较大的间断这个特征实现其鉴别的。一般采用的判据:间断角为65°,波宽为140°。当差流的间断角大于65°时,判别为励磁涌流;当间断角小于65°且波宽大于140°时,则判别为可能不是励磁涌流,并短时开放出口比率差动继电器。与二次谐波制动原理相比,间断角原理有如下优点:利用了励磁涌流明显的波形特征,能清楚地区分内部故障和励磁涌流;一般采用分相涌流判别方法,在变压器内部故障时能迅速跳闸;具备一定的抗过励磁的能力。但因为要较为精确的测量间断角，对硬件的要求较高。而CT饱和的时候，容易是间断角变形，小电流情况下电流中的谐波含量和频率的变化对间断角的测量影响比较大,因此在系统振荡情况下有可能误动。
- 2 -
电压制动原理的基本思路是:当变压器因励磁涌流出现严重饱和时,端电压会发生畸变,其中包含较大的谐波分量;当处于内部故障时,变压器的端电压会降到较低的水平。这样就可以鉴别励磁涌流或加速保护的出口。谐波电压制动原理的应用与系统阻抗的大小关系密切，因此应用该原理的保护必然要求对系统阻抗有比较精确的了解。这就使整定变得比较复杂，而且在系统阻抗较小时，基于该原理的保护的动作特性有可能变坏。
磁特性原理考虑变压器的励磁特性,能完全消除励磁涌流的影响。其基础是变压器每一绕组的电压回路方程:u=Ri+Ldi/dt+dΨ/dt.其中,R、L分别为该绕组电阻、漏感,u、i、Ψ为该绕组的电压、电流和磁通的瞬时值。上式在变压器正常运行、外部短路、空载合闸、过励磁等各种情况下均满足,但在内部故障时不满足,从而可以明确区分内部故障。基于磁通特性的识别方法与传统的差动保护迥然不同，完全摆脱了励磁涌流和过励磁电流的困扰，不再以励磁电流的波形特征来区分内部短路和空载 合闸异常工况，是一次有益的探索。但需要知道绕组的漏感,这在实际工作中是不太可能的。而通过估算得来的漏感有较大的误差。
等值电路原理是一种基于变压器导纳型等值电路的励磁涌流判别方法。该方法是通过检测对地等值导纳的参数变化,鉴别变压器的内部故障。铁心线圈的漏抗和空心线圈的漏抗相近,故此时变压器的等值导纳参数的互导纳几乎与变压器的铁心饱和程度无关。铁心未饱和时,变压器各侧对地导纳几乎为零,当铁心饱和时,变压器各侧对地导纳明显增大,当铁心严重饱和时,变压器各侧对地导纳几乎与空心变压器的对地导纳一致,且是一个不等于零的常量。因此,可以计算出变压器的各侧对地导纳,通过其值的变化判别变压器是否发生内部故障。这种算法计算速度快,即使在内部故障叠加励磁涌流的情况下,也能快速地识别是否发生故障。这 种算法计算速度快，即使在内部故障叠加励磁涌流的情况下，也能快速
- 3 -
开题报告（沈明）已修改
