搜索
投运变压器时保护是如何躲避励磁涌流?好，要躲开励磁涌流的，只是差动保护，我来试试。我觉得要答这个问题，必须先了解投空变时励磁涌流的特性。励磁涌流的特性及其在保护中的应用：1、包含有很大成分的非周期分量，波形偏向时间轴一侧。为了躲开励磁涌流的影响，可将速饱和变流器接入差动回路，利用非周期分量使其铁芯饱和，从面削弱变流器对励磁涌流不平衡电流的传变，躲开励磁涌流的影响。2、包含有大量的高次谐波，并以二次谐波为主，一般均占基波分量的40%以上。利用二次谐波分量做制动量，就可以防止变压器空载合闸时保护误动，同时采用防止外部穿越性故障的比率制动回路，即可构成性能可靠、接线简单的变压器差动保护。3、波形之间出现间断，在一个周期中间断角为α。励磁涌流的波形有较大的间断角，而短路电流的波形是连续的。鉴别波形间断角原理的差动保护，正是利用这两种电流波形间的差别，来躲过励磁涌流对变压器差动保护的影响的。学习变压器可能用到的基本定律一、基尔霍夫定律：1、基尔霍夫第一定律：也称结点电流定律，它表明电路中任一结点的电流的代数和为零。也就是说流入结点的电流之和等于流出结点的电流之和。基尔霍夫第一定律表明了电路中任一结点上的电荷都不能自生或消灭，流入的必等于流出的，这就是电流的连续性原理。2、基尔霍夫第二定律：也称为回路电压定律。它表明电路的任一闭合回路，各电热的代数和等于各电压降的代数和。它表明，沿任一闭合回路绕行一周，其电位的升与降必然相等，电路中的任何一点只有一个电位值，这就是电位单值性原理。它是理解和建立电势平衡议程式的基础，也是理解变压器工作原理的基础。二、全电流定律：是指在载流导体产生的磁场中，若任意闭合回线上微小线段处磁场强度与线段长度及磁场强度与线段正方向夹角的余弦三者的乘积的代数和，等于穿过该闭合回线的电流代数和。应用时，凡电流方向与回线绕行方向之间符合右手螺旋定则，载流导体的正方向为正，反之为负，它反映了电生磁的规律。将全电流定律应用到闭合的多段磁路，可得磁路的基尔霍夫第二定律，妈磁路任意回路的磁势的代数和等于各段磁压降的代数和。使用时，线圈电流的方向和磁路绕行方向之间若符合右手螺旋定则，则这个线圈的磁势为正，反之为负。全电流定律及基尔霍夫第二定律是建立变压器负载时磁势平衡方程式的基础。三、电磁感应定律：当环链绕组的磁通有变化时，将产生感应电动势。其大小与绕组匝数、环链绕组的磁通变化率成正比。也就是说，变压器的原、副绕组每一匝中的感应电动势都相同，匝数不同，使变压器起到了变压作用和能量传递作用。绕组的排列形式和绕制方法绕组是变压器的电路部分，常用绝缘铜线或绝缘铝线绕制而成。按原、副绕组在铁心柱上的排列方式，绕组分为同心式和交叠式两种。同心式绕组排列方式是将原、副绕组同心地套在铁心柱上。为了便于处理绕组和铁心之间的绝缘以及便于引出高压绕组的分接头，一般都把低压绕组装在里面，而把高压绕组装在外面。交叠式绕组排列方式是将原、副绕组均分成若干线饼，沿铁心柱高度方向交替排列，自然也就无所谓排列的内外顺序了。电力变压器大多采用同心式的绕组结构。同心式绕组按其绕制的方法不同，又分为圆筒式、连续式、螺旋式和纠结式等型式。圆筒式是最简单的一种型式，以它作低压绕组时，因电流大，通常用单根或多根扁导线绕制成双层圆筒式；作高压绕组时，因电流较小，匝数较多，则用圆导线绕成多层圆筒式。散热效果不好。6——35kV变压器多采用圆筒式。连续式的特点是把绕组分成若干盘形线圈，沿铁心柱高度方向分布，盘形线圈之间没有焊接头，而是连续绕制。散热效果较好。35——110kV变压器多采用连续式。螺旋式绕组外形与连续式相似，每匝由多根扁导线并联，沿着径向排列，一匝接着一匝，形同螺旋。纠结式绕组的线匝不是依次排列，而是前后交叉纠结，目的是增加盘形线圈之间的等效电容，以改善冲击电压作用时绕组上的电压分布，防止绝缘击穿。这一点很重要，学到过电压技术还要学到。纠结式绕组散热效果好，多应用于110KV以上的变压器。1.空充变压器，差动保护误动的情况比较少见，因为在变压器新投运和大修后，往往会进行冲击合闸试验，厂家和保护人员也比较重视。但在外部故障切除后，电压恢复的过程中的励磁涌流，特别容易造成比率制动差动保护的误动。2.如果两台变比不同的变压器，其它条件均符合要求，强行并列运行，将产生环流，这一环流将一直存在。这一环流在空载时就存在，所以在负载时，一定会影响变压器的充分利用，影响变压器的出力。一个与变压器磁路分析有关的内容变压器空载时，铁心中的主磁通与电源电压同相位，且同样是正弦波。而原、副绕组的感应电动势也为正弦波，只是滞后主磁通90度。由于铁心铁磁材料的饱和问题，磁通为正弦波，空载电流即励磁电流为尖顶波，且磁路越饱和，尖顶越厉害，尖顶波除包含基波外，还含有大量的三次谐波和其它多次谐波，尖顶越厉害，三次谐波含量越大。关于变压器的空载损耗变压器空载时没有输出功率，从电源吸收的功率全部消耗于内部。故称为空载损耗。其中包括两部分：一部分是空载电流在原绕组电阻上造成的损耗，称为铜损。另一部分是交变磁化在铁心中引起的损耗，称为铁损。因为空载电流和原绕组的电阻都很小，所以铜损可以忽略，因此认为空载损耗近似等于铁损。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是交变磁化过程中，磁畴之间不断相互磨擦而引起的损耗，它的大小与电源频率和铁心材料磁滞回线所包围的面积大小有关。涡流损耗是交变磁场在铁心中感生的涡流所引起的损耗，其大小与铁心磁密幅值以及频率的平方成正比。还与钢片厚度的平方成正比。磁滞损耗在电源频率为50HZ时，约占铁损的85%，对一台已经制成的变压器来说，铁损耗与外加电压的平方成正比，而与负载的大小无关，因此应当尽量避免变压器的过电压运行。空载的运行情况分析一、原边的电势平衡方程式的语言表述：原边的外加电压等于原边绕组的反电动势与空载电流的漏阻抗压降之和。也等于空载电流在励磁阻抗和漏阻抗上的压降之和。这是引出变压器等值电路的依据，是由基尔霍夫第二定律引出的。二、副绕组的电势平衡方程式的语言表述：空载时，变压器的副绕组没有电流，不引起电阻压降和漏阻抗压降。副绕组端电压就等于副绕组的感应电势。三、变比：变比是指变压器原边电势与副边电势之比，等于原、副边绕组的匝数之比。近似地等于原、副边的电压之比（原因是忽略了空载电流在原边漏阻抗上的压降）。习惯上，变压器的变比都取高压对低压的额定电压之比，三相变压器的变比是指原、副绕组线电压之比。对于一台变压器，当频率不变时，主磁通的大小，取决于外施电压的大小，若外施电压不变，主磁通也基本不变。四、空载时变压器等值电路的语言表述：空载时的变压器，相当于两个电抗线圈的串联电路：一个是空心线圈，其阻抗由原绕组的电阻与漏电抗组成；一个是铁心线圈，其阻抗由铁损的等值电阻（即励磁电阻）与代表主磁通的等值电抗（即励磁电抗）组成。前者是常数，后者只有在外施电压在额定值左右变化不大时，才认为是常数。负载时变压器运行情况的语言表述一、原边电势平衡方程式的语言表述在原绕组，负载时不同于空载之处仅是电流由空载电流变成了原边电流，即外施电压等于原绕组的负电动势与原边电流在漏阻抗上的电压降之和。二、副边电势平衡方程式的语言表述负载时，副绕组中有副边电流及其产生的漏磁通，因此不同于空载运行之处的是副绕组中有漏磁电势和绕组电阻压降。负边端电压不再等于副边电动势，而是等于副边电动势与副边负电流在副边漏税阻抗上的压降之和；也等于副边电流在负载阻抗上的压降。三、磁势平衡方程式的语言表述维持负载时主磁通为所需值，是变压器磁势平衡的基础。负载时的磁势平衡关系有三种形式：1、变压器负载时产生主磁通的磁势是原、副绕组的合成磁势；2、原绕组磁势包括两个部分：第一部分是励磁分量，用于产生负载时的主磁通；第二部分是因负载而产生的分量，用以抵消副绕组磁势对主磁通的影响；3、负载时原边电流由两个分量组成：一个是励磁分量，用以产生主磁通；另一个是负载分量，用其产生的磁势去抵消副绕组磁势对主磁通的影响。原边电流随着副边电流而增减，这就意味着从电网输入的原边视在功率，随着副边视在功率的增减而增减，变压器正是通过电磁感应作用和磁势平衡关系，才实现了电能从原边向副边的传递。变压器负载运行时，由于励磁电流远远小于原边电流，略去励磁电流，可以看出原边电流等于副边电流除以变比，且两者反相。也就是说原边电流与副边电流之比等于变比的倒数。说明变压器在变换电压的同时也变换了电流。变压器负载时等值电路的语言表述一、变压器的折算：变压器之所以要折算，是因为负载时，原、副边的匝数不等、原、副绕组的电动势不同，不能用等值电路和向量图描述其物理情况和电磁关系。保持变压器的电磁本质不变，而把原、副绕组的匝数变换为相同匝数的方法，称为绕组折算。通常是把副绕组折算到原绕组，即设想用一个匝数等于原绕组的新绕组代替实际的副绕组，这样，变比便等于1。折算原则：1、折算前后，副绕组的磁势就保持不变。这样原绕组的主磁通和漏磁通就不会改变，原边各物理量也不会改变，因为副绕组是通过它的磁势来影响原绕组的；2、折算前后，原、副边电路的各种功率和损耗应保持不变。折算后的副边各物理量的数值称为折算值，在原符号的右上角加撇表示。折算的基本法则：凡属电势、电压一类的副边各量，其折算值等于其原值乘以变比；凡属阻抗一类的副边各量，其折算值等于原值乘以变比的平方；副边电流的折算值等于原值除以变比。用折算值代替原值，代入变压器负载时的电势平衡方程式和磁势平衡方程式，可知：1、原边的电势平衡方程式不变；2、折算后的电势平衡方程式是由原式两端乘以变比而来，说明折算前后，变压器内部的电磁关系保持不变；3、折算后的副边电动势与原边电动势相同，等于励磁电流在励磁阻抗上的负压降；4、磁势平衡方程式变成了折算后的副边电流与原边电流之和等于励磁电流的形式；5、折算后的副边电压等于折算前的二次负载与二次电流的乘积。二、负载时变压器等值电路的语言表述：由上述这些折算后的方程式，可以轻易画出变压器的T型等值电路，由原边的电势平衡方程式可以画出原绕组漏阻抗支路，用副边的电势平衡方程式可以画出副绕组漏阻抗支路，用上述第三个方程式可以画出励磁阻抗支路，由于第一、二个支路都有一个共同的部分，就是第三个支路。也就是说，T型等值电路有三个分支电路，三分支路上的阻抗是原绕组漏阻抗、副绕组漏阻抗以及接在中间支路上的励磁阻抗。考虑到励磁阻抗远远地大于原边漏阻抗，一次电流在原边漏阻抗上的压降很小，只占额定电压的2%—5%，为了简化计算，可把T型等值电路中的励磁支路从中间移到电源端，就得到了近似等值电路，成为一个简单的并联电路。变压器负载运行时，励磁电流远远地小于原边电流，可以忽略不计，索性将励磁支路删除，就得到了简化等值电路，这时，原、副边漏阻抗串联，可合并成一个阻抗，即后面还要学到的短路阻抗，它是变压器的重要参数之一，可由短路试验测得。变压器参数的测定变压器的参数主要用空载试验和短路试验测定。一、空载试验：空载试验一般都在低压侧施加电压，而将高压侧开路。这主要是从试验安全和选择仪表方便考虑的，这样所加电压较低，操作较方便，而且所测的是低压侧的空载电流，数值较大，准确性较高。试验时，在低压侧施加额定电压，高压侧开路，可测得高低压侧的电压、低压侧的空载电流和空载损耗。略去空载电流在漏阻抗的压降，可计算出变压器的变比，即高、低压侧电压之比。可计算出低压侧励磁阻抗，即低压侧端电压与低压侧空载电流之比。铁损是空载损耗的主要成份，略去铜损不计，可计算出低压侧励磁电阻，即低压侧空载损耗与低压侧空载电流平方之比。随之就可算出低压侧的励磁电抗，即低压侧励磁阻抗的平方减去低压侧励磁电阻的平方之平方根。以上所得各阻抗类参数是低压侧的，分别乘以变比的平方，可得高压侧数值。二、短路试验：短路试验一般在高压侧施加电压，而将低压侧短路，这样，试验电流较小，为高压侧额定电流，电压较高，是高压低的阻抗电压，准确性较好。根据变压器的简化等值电路，可测得阻抗电压、短路损耗。在短路试验时，高压侧电压为测得的阻抗电压，测得的电流为短路电流，一般等于额定电流，负载阻