高压内置变压器涌流对母联零序过流保护的影响及对策

高压绕组内置型高阻抗变压器（高压内置变压器）因改变内部绕组的排布顺序,使其涌流问题更加突出,母联零序过流保护因其空载合闸产生的高幅值零序涌流面临较高的误动风险,威胁电网的安全运行。结合母联零序过流保护的整定原则,揭示了高压内置变空载合闸涌流工况下母联零序过流保护误动的机理。基于零序涌流与故障零序电流波形特征的差异性,并考虑电流互感器（current transformer,CT）饱和对电流波形特征的影响,提出基于零序电流符号序列变化特征的母联零序过流保护防误动闭锁判据。基于仿真模型对保护误动机理和所提判据的有效性进行验证。     

高压内置型高阻抗变压器涌流特性对保护的影响

结合现场保护误动实例,对高压内置型高阻抗变压器励磁涌流特性进行了深入分析,结合变压器结构的特点指出其励磁涌流大且衰减缓慢的原因。进而运用PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型,对空载合闸产生的涌流零序分量大小及衰减时间的影响因素进行了仿真研究。建议新投运高压内置型高阻抗变压器时,考虑励磁涌流衰减时间最长的极端工况,对线路零序保护Ⅳ段动作时限进行重新整定,以保证变压器正常投运。     

基于暂态仿真的主变涌流对线路零序过流保护的影响研究

通过阐述变压器零序电流产生机理,指出变压器各相铁芯饱和差异是产生零序分量的根本原因。基于EMTDC/PSCAD平台系统分析了剩磁、合闸角和变压器中性点接地方式对励磁涌流零序电流基波分量最大值的影响,分析结果表明当达到实际最大剩磁时通过调整合闸角可以获得最大零序电流基波分量。仿真分析还发现线路零序过流加速段保护在较大的励磁涌流零序电流下有误动风险,建议通过提高零序过流加速段定值或增加二次谐波制动原理来提高保护的可靠性。     

励磁涌流导致母联零序保护误动的案例分析

介绍一起220kV新建变电站主变空投引起220kV侧母联零序保护误动的事件,分析了励磁涌流造成母联零序保护误动、励磁涌流零序分量产生的原因,提出通过安装涌流抑制器控制主变高压侧开关从而抑制变压器空投时产生励磁涌流的方法。     

涌流引起换流变压器零序过电流保护误动的机理分析及对策

针对高压直流输电工程中换流变压器空载合闸及外部故障切除引起零序过电流保护误动的案例,分析了换流变压器空投和外部故障切除时励磁涌流及恢复性涌流的变化特点及其对零序电流的影响机理。采用基于工程实际参数的高压直流输电的仿真模型,对高压换流站换流变压器空投及外部故障切除导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析,揭示了换流变压器零序过电流保护误动的原因。利用相空间重构技术提出了基于零序电流相空间分布重心幅值变化特征的换流变压器零序过电流保护闭锁新判据,并通过仿真验证了该方案的有效性。     

高压内置变压器零序涌流特性研究

变压器的零序涌流不再偏向于时间轴一侧,且二次和三次谐波含量更高。与普通结构变压器相比,高压内置变压器由于将高压侧内置,在结构参数上呈现互漏感较小而自漏感较大的特点。此外,高压内置变压器能够产生幅值更大,零序含有率更高且衰减较为缓慢的励磁涌流。通过仿真模拟了不同因素对涌流特性的影响,得到高压内置变压器更容易导致零序电流保护误动的结论,并根据实际经验给出了初步的应对方法。     

涌流工况下换流变压器零序差动保护误动对策

针对高压直流输电工程中换流变压器零序差动保护误动的案例,采用基于工程实际参数的高压直流输电仿真模型,对换流变压器外部故障切除恢复性涌流及空载合闸励磁涌流导致中性线零序电流幅值较大且衰减缓慢的现象进行了仿真分析。通过识别中性线零序电流与自产零序电流波形呈现出的相似度特征在涌流工况和区内故障时的差异,提出了基于零序电流动态时间弯曲距离的换流变压器零序差动保护新判据。经仿真算例和录波案例验证,该判据在各类区内故障时具有与传统零序差动保护相同的保护范围及抗过渡电阻能力,可以正确辨识涌流工况下电流互感器传变异常引起的虚假差动电流,进而降低零序差动保护误动风险。     

变压器涌流对零序电流保护的影响分析

采用ATP仿真计算与实际分析相结合的方法,分析了单台变压器励磁涌流最大零序分量,以及多台变压器涌流零序分量与主变中性点接地方式的关系,得出:剩磁越大,通过调整合闸角所能取得的涌流零序分量越大,当实际最大剩磁为0.7Bm时,涌流零序分量最大可到0.95IN;多台变压器涌流零序分量与中性点接地变压器台数成正比.结合220 kV零序电流保护整定原则,分析了涌流零序分量对220 kV零序电流保护的影响,得出它对主变零序电流保护和线路零序电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段没有影响,对线路零序电流Ⅲ段和母联保护有不利影响,并提出了运行和整定时需采取的相应措施.     

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.     

变压器差动保护误动原因分析及对策综述

从理论联系实际的角度综述分析了引起变压器差动保护误动的一些主要原因,包括变压器空载合闸励磁涌流、相邻变压器空投引起的和应涌流、外部故障切除恢复性涌流;电流互感器（TA）暂态饱和、局部暂态饱和;变压器零序涌流助增对变压器差动保护的影响等,根据这些误动原因提出了相应的解决对策.正确地认识和理解这些问题,有助于引起研发、设计、调试、运行等部门的重视,并通过适当的措施来避免这些原因引起的误动,提高变压器保护在现场运行的动作准确率.     

基于非周期分量衰减速率的变压器励磁涌流鉴别方法

提出一种基于非周期分量与基波分量比值(简称k0)衰减速率的励磁涌流鉴别方法。首先利用变压器仅一侧有电流还是多侧都有电流的特点,实现变压器空充与非空充状态的初步划分。判出空充状态后,利用三相差流中k0衰减速率的差异进一步判别励磁涌流与故障电流。基于k0衰减速率的励磁涌流鉴别方法原理简单可靠、计算量小,易于工程实现,对传统的二次谐波判据是个有益的补充。Matlab仿真和现场误动数据表明该方法不仅能够在变压器剩磁较大时确保空载合闸的成功率,当变压器空充到轻微匝间故障时亦能大大缩短保护的闭锁时限。     

计及涌流影响的零序电流保护风险评估

针对高压内置变压器空投导致零序电流保护误动的问题,从系统层面研究计及涌流影响的零序电流保护风险评估,以完善现有风险评估模型在涌流场景下未涉及盲区的不足。考虑影响涌流产生的多因素并非完全可得,提出了一种计及参量完备性的误动概率计算模型。在参量信息缺失不可得时,利用电网设备状态监测数据库中的数据补充计算,并分配相应的权重得到综合加权误动概率。在此基础上给出了具体风险指标和操作建议。通过具体的算例对所提出的风险评估方法进行展示,评估结果与实际运行中线路和母联动作结果一致。     

500 kV高岭换流站换流变空载充电励磁涌流分析

介绍了500 kV高岭背靠背换流站换流变及其保护配置情况,结合现场录波数据并借助电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC分析了该换流站空充变压器时的励磁涌流特点及其对变压器保护的影响,验证了合闸电阻对换流变空载充电励磁涌流的抑制效果,指出该站换流变励磁涌流水平较低,但由于换流变容量较大,励磁涌流衰减较慢,应考虑预防某些极端情况下励磁涌流导致的换流变保护误动问题。     

自耦变压器零差保护二次回路接线正确性的检验

分析了220kV德兴变2号主变压器零序差动保护二次回路接线,根据自耦变压器在正常运行时,220kV侧、110kV侧、公共绕组侧电流分布的特点,以及变压器220kV侧空载合闸时励磁涌流的特点,提出自耦变压器零序差动保护二次回路接线正确性的检验方法。     

浅析励磁涌流引起的主变差动保护误动

主变空载投运时,由于励磁涌流引起差动保护误动作时有发生.结合一起110kV主变发生因励磁涌流引起的差动保护误动故障,对励磁涌流的特性、保护误动作的原因、整定计算等方面进行了分析,并就如何躲开励磁涌流的影响进行了探讨.     

选相关合技术抑制空载变压器励磁涌流的实验研究

针对随机关合空载变压器产生励磁涌流的问题,采用选相关合技术来抑制励磁涌流。在分析选相关合空载变压器原理的基础上,研究了同时合闸策略、快速合闸策略和延时合闸策略下铁芯磁通的变化规律,并对比分析三种合闸策略的适用条件。最后搭建选相投切10 kV空载变压器实验平台,对有无剩磁时不同关合相位下的励磁涌流进行分析。实验结果表明:变压器铁芯无剩磁时,在电压峰值处合闸可以有效抑制励磁涌流;铁芯存在剩磁时,在电压峰值处合闸仍会产生励磁涌流。因此,有必要预测铁芯剩磁以确定最佳合闸相位,实现空投变压器的无冲击平滑过渡。     

控制合闸电压幅值的变压器励磁涌流抑制方案

在分析变压器励磁涌流的影响因素和推导励磁涌流与各影响因素间数学关系的基础上,提出了一种基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案。该方案通过选择适当的合闸电压幅值控制曲线,对合闸电压的幅值进行控制,确保变压器空载合闸过程中产生的磁通不超过饱和磁通,从而达到抑制空载合闸励磁涌流的目的。根据磁通不等式约束与暂态磁通分量衰减规律给出了电压幅值控制函数,并推导了电压幅值控制函数中初值与变化斜率两个参数的上下限。采用PSCAD/EMTDC软件分别对单相和三相变压器不同状态下的空载合闸过程进行了仿真,并对磁通、励磁涌流、差动电流等参数进行了对比分析。仿真结果表明,通过控制合闸电压的幅值达到控制励磁电流大小的目的,能够将励磁涌流控制在数值较小的范围内,从而克服励磁涌流的影响。     

换流变压器空载励磁涌流选相关合控制策略

针对由单相变压器构成的500 kV换流变压器组,建立了考虑铁芯非线性磁滞特性的变压器模型。仿真分析了关合角度及铁芯剩磁对换流变压器空载合闸励磁涌流的影响。研究了变压器空载合闸时抑制励磁涌流的选相关合策略。研究结果表明,当铁芯剩磁可忽略时选相关合策略为:A相在电压峰值时刻关合,B、C相延时5 ms同时关合。当考虑剩磁影响时,空载关合的选相控制策略必须考虑变压器切除时断路器三相开断的顺序,选取剩磁最大的第二开断相最先关合。当最大剩磁为正(或负)时,以该相母线电压负(或正)峰值时刻提前约0.6 ms作为该相关合时刻,变压器切除时最先开断的相延时5.45 ms关合,最后开断的相延时6.14 ms关合,可以起到抑制励磁涌流的良好效果。     

变压器和应涌流分析

以2台单相变压器并联运行为例,利用励磁涌流偏向时间轴一侧的特点,解释了和应涌流的产生机理及其变化特点,指出和应涌流产生的本质原因是由于合闸变压器励磁涌流流过系统电阻使得其他变压器工作母线电压偏移,导致铁芯饱和造成的。初步分析了系统电阻、线路阻抗、空投变压器不同剩磁以及运行变压器二次侧负载对和应涌流的影响,讨论了和应涌流对变压器差动保护和后备保护的危害,其非周期分量长期作用引起的电流互感器局部暂态饱和以及差流中二次谐波含量降低是造成差动保护误动的主要原因。提出了相应的防范措施:在条件允许的情况下将电流互感器从P级更换为TP级以防止其暂态饱和;在满足灵敏度要求的前提下适当提高发电机及变压器差动保护的定值;尽量避免可能产生和应涌流的运行操作;正确整定变压器电流距离保护的各段定值;利用二次谐波分量构成零序二次谐波制动判据防止差动保护误动;寻求更可靠的主保护原理或完善纵差保护原理。     

电流互感器暂态特性对涌流传变的影响

在涌流期间,现场发生了多起变压器和相邻输电线路等电力元件差动保护误动的事故,严重威胁电网的安全稳定运行。原有误动分析中只考虑了变压器涌流暂态过程,少有考虑其与电流互感器等非线性铁磁元件电磁暂态交互作用过程。首先分析了变压器涌流波形特征量变化规律,并利用构建的工业保护用CT(P/PR)的Lucas仿真模型,仿真研究了CT暂态传变特性对涌流二次谐波比和间断角的影响规律。研究表明,涌流的二次谐波比与波形间断角取决于变压器铁心饱和角,饱和角越大,二次谐波比越小,而波形间断角越大,反之相反。经CT传变后涌流的二次谐波比变大,和应涌流波形间断角变小。励磁涌流波形间断角变化情况取决于负载电阻大小,可能变大,也可能变小。研究结论可为改进多非线性铁磁元件交互作用下变压器差动保护提供指导。