学文网【摘要】本文主要探讨了变压器励磁涌流现象的相关问题，分析了变压器励磁涌流现象出现的具体情况，探讨了变压器励磁涌流现象的应对措施，以期可以为今后的变压器维护提供参考。
【关键词】变压器；励磁涌流现象；分析；应对
中***分类号：TM63文献标识码： A
一、前言
变压器在使用的过程中，会出现励磁涌流现象，针对该现象，首先要进行深入的分析，进而提出一些有效的应对措施，这样才能够真正有效的避免变压器励磁涌流现象的出现。
二、电力变压器的内部故障电流和励磁涌流
励磁涌流在电力变压器空载工作或变压器外部故障处理后产生。当电力变压器正常工作，励磁涌流很小。而当电力变压器空载工作或变压器外部故障处理后，励磁涌流的幅度非常大时，接近故障电流数量级，流入差动继电器的励磁涌流，会导致电力变压器差动保护误动。
电力变压器励磁涌流的特点:励磁涌流远大于电力变压器的正常工作电流。励磁涌流的大小与单相变压器空载工作电压的初相角有关，过零点时，励磁涌流的幅度是最大的，励磁涌流的幅度最小发生在电力变压器工作在最大电压对于额定电流，励磁涌流与变压器容量有关。容量大，励磁涌流小。励磁涌流衰减时间常数与变压器的功率和内阻有关。
电力变压器内部故障电流的特点:内部故障电流与励磁涌流比较，没有周期分量，二次谐波和其他高次谐波分量。衰减幅度不受变压器容量限制。它的形状是正弦波。
三、区分励磁涌流和内部故障电流方法
1、二次谐波抑制方法
二次谐波识别法是利用电力变压器的差动电流中二次谐波含量的多少来区分变压器励磁涌流和内部故障电流。二次谐波电流鉴别励磁涌流的方法应用比较广泛。二次谐波抑制原理是通过计算差动电流中的二次谐波分量来判别励磁涌流，常用的判据为:
式中，Id2和Id1分别为差动电流中的二次谐波和基波幅值;K为二次谐波抑制比。
其原理已有多年的运行经验，目前国内外投入运行的微机变压器保护大多采用这个原理，实现比其它常规保护更容易。但是，采用二次谐波抑制原理构成的变压器差动保护面临着以下几个问题:
①励磁涌流是暂态的电流，不适合用傅里叶变换的谐波分析方法。因为对于暂态信号而言，傅里叶变换的周期延拓将导致错误的判断。
②系数K选择困难。美国西屋公司的抑制比为0．07～0．75，但ABB公司取0．1，我国则取0．15%～0．2%，一直没有统一的标准，谁更科学评判起来比较困难。
③现代大型变压器磁特性的变化，使得励磁涌流中二次谐波的含量偏低，而大容量变压器和远距离传输电的发展，又使得内部故障时暂态电流中含
有较大的二次谐波，因而造成保护装置拒动。
2、间断角原理
间断角原理是根据励磁涌流的波形特征的一种识别方法，涌流波形有较大间断角，它通过检测差流间断角的大小来判别励磁涌流，根据此原理构成的模拟式变压器差动保护曾经在我国得到广泛的应用，但是面临着因电流互感器传变引起的间断角变形问题。但进入微机保护时代后，间断角原理的变压器差动保护在主要存在以下两个问题:
①需要较高的采样率以准确地测量间断角，这对单片机的计算速度提出了更高的要求。
②励磁涌流间断角处的电流非常小，几乎接近于零，而模数转换器在零点附近的模数转换误差较大，因此需要高分辨率的模数转换器。
3、波形对称原理
波形对称原理是在间断角的基础上发展起来的，其基本思想是将差分后一个周波的采样电流进行分析和处理，通过对差分电流波形的前半周和后半周进行对称比较来区分励磁涌流和内部故障电流。
由于其将多种特征量综合考虑，比间断角容易实现，克服了间断角原理对微机硬件要求太高的缺点，所以其保护的性能得以提高。但是，励磁涌流波形与诸多因素有关，具有不确定性和多样性，差动保护可能误动，也有可能拒动。
四、相控合分闸的实现方法和策略
电力系统中一般是通过断路器合分控制变压器投切的，合分的相角随机不可控，很难实现不同相位角的励磁涌流。同时，常用的断路器、接触器等机械结构动作时间长(20～40ms，甚至更长时间)，离散性很大，不易控制，很难满足准确控制合闸相位角的要求。所以研究变压器不同合闸相位角的励磁涌流变化规律，需要器件动作快速、合闸相位角与设定基本一致。为此，利用电力电子器件开关速度快(微秒级)的特点，以晶闸管作为相控器件，并采用单片机控制合闸相位，准确控制变压器的合闸时刻来进行励磁涌流实验研究。
励磁涌流实验中只需在第一个周波控制合闸相位角，从第二个周波开始可以采用过零触发晶闸管的方式保持电路的联通。通过实验发现，在励磁涌流很大时常使晶闸管误动作造成电路的不稳定。为了消除晶闸管每个周期开关动作可能带来的不良影响，采取了晶闸管与交流接触器并联(称为相控复合开关)配合使用，只用晶闸管控制励磁涌流的第一个周期，后续过程以闭合交流接触器实现。
为了更接近电力系统中变压器的分闸状态，分闸直接由交流接触器分断实现。
五、抑制变压器空载合闸励磁涌流的环节及改进
变压器空载合闸并网过程必须通过同步开关控制器进行控制。同步开关的总体控制可分为电网信号采集处理以及真空开关操动控制。
1、电网信号采集处理
电网信号采集处理的关键是如何准确确定采样电压电流过零点。在信号的采集和处理方面：
（一）可以利用模拟电路过零比较器，将通过滤波的电流信号转换为过零时刻变化的ＰＷＭ方波信号，并通过ＤＳＰ事件管理器捕获单元捕获信号，最后利用差值算法对时间进行补偿运算；
（二）可以考虑应用高速数据采集芯片直接采集电网信号，采样点越多，误差越小，通过高级数字滤波处理，可将电流过零点误差控制在理想范围内。
2、真空开关操动控制
开关操动控制的关键是解决真空开关操动时间的分散性和不确定性问题。中压断路器为保证动作时间稳定，已经普遍采用电力电子电路驱动单稳态或双稳态永磁机构的真空断路器；高压断路器应用电动机直接驱动，使开关控制变成稳定的电动机控制。2种方案都需要对开关时间进行补偿，补偿方式可分为两大类：
（一）采用闭环控制对开关运动特性进行控制的方案。张忠蕾等通过电力电子器件，针对ＡＢＢ公司一种电子控制的永磁同步电机，直接驱动触头的高压断路器，利用常规ＰＩＤ以及反推式控制方式进行了分合闸仿真；林莘等应用单神经元ＰＩＤ控制算法进行闭环控制；陈明帆等利用模糊自适应整定ＰＩＤ算法，通过位移传感器对开关行程及时进行检测，控制结构如***２所示，实验结果表明，误差可限定在０．２５ｍｓ内。
（二）考虑各种影响因素补偿方案。目前，国内外采用较多的方法主要有双线性插值法、神经网络法。双线性插值法采用自适应同步采样算法，可减少参考电压零点同步误差；神经网络法在离线数据基础上，拟合了不同环境温度与控制电压下的动作时间数学模型。Ｔｓｕｔａｄａ等提出了一种新的控制Ｄ算法，将误差控制在０．５ｍｓ内；段雄英等提出基于多元线性回归法的补偿与预测方法，测试结果表明该算法预测值误差小于０．２％，对应的时间偏差小于０．１ｍｓ。
六、结束语
综上所述，要想彻底的解决变压器励磁涌流现象，就必须要考虑到变压器励磁涌流现象出现的原因，进而有针对性的采取一些可行的措施来应对，尽量避免出现这种情况。
【参考文献】
[1]张传利，黄益庄，马晓旭等．改进递归小波在变压器保护中的应用研究[J]．电力系统自动化．2009，23（17）：20～22
[2]李贵存，刘万顺，贾清泉等．一种利用小波原理防止变压器差动保护误动的新算法[J]．电网技术，2011，25（7）：48～51，55
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