變壓器 開(kāi)題報告

　　變壓器是利用電磁感應的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線(xiàn)圈、次級線(xiàn)圈和鐵芯(磁芯)，是利用電磁感應原理制成的靜止用電器。

　　1 、國內外對變壓器差動(dòng)保護的研究現狀

　　變壓器常有的保護有過(guò)電流保護、電流速斷保護、瓦斯保護等。但他們有一些不足之處，過(guò)電流保護動(dòng)作時(shí)限比較長(cháng)，切除故障不迅速;電流速斷保護由于“死區”的影響使保護范圍受到限制;瓦斯保護只反映變壓器的內部故障，但不反映外部故障。而變壓器差動(dòng)保護就是為了解決這問(wèn)題的。

　　差動(dòng)保護分為縱差動(dòng)保護和橫差動(dòng)保護，縱差動(dòng)保護用于單回路，橫差動(dòng)保護用于雙回路。變壓器差動(dòng)保護是縱差保護。變壓器差動(dòng)保護是根據基爾霍夫定律產(chǎn)生的，保護原理簡(jiǎn)單，易實(shí)現，是變壓器的主保護之一。一般容量在6.3mva以上應裝設縱差動(dòng)保護，差動(dòng)保護是利用故障時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流來(lái)動(dòng)作，保護靈敏度很高，動(dòng)作迅速。經(jīng)過(guò)許多人的研究，變壓器差動(dòng)保護已經(jīng)得到很好的發(fā)展，保護的正確動(dòng)作率有了很大的提高。

　　由于變壓器自身的原因、互感器的誤差、保護裝置等方面的因素，造成變壓器不平衡電流，它是引起差動(dòng)保護誤動(dòng)作的一個(gè)重要原因。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現在的差動(dòng)保護裝置都采用比率動(dòng)作曲線(xiàn)，傳統的基于ct變壓器比率制動(dòng)曲線(xiàn)，由于ct飽和等因素，斜率一般都較大，曲線(xiàn)較高，改用ect后，由于ect不飽和且具有良好的線(xiàn)性，因此比率制動(dòng)作曲線(xiàn)不需要制定太高，甚至可以指定成水平線(xiàn)。

　　另外，勵磁涌流也是在研究變壓器差動(dòng)保護是不可避免的問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題通過(guò)加勵磁涌流閉鎖來(lái)消除，經(jīng)過(guò)大量研究，現在主要閉鎖原理有以下幾種：

　　二次諧波閉鎖原理，利用勵磁涌流時(shí)存在大量的二次諧波，而非勵磁涌流時(shí)二次諧波很小的原理，形成了二次諧波閉鎖，在實(shí)際中使用最多的方法之一。但是，隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，這種方法出現了越來(lái)越大的問(wèn)題，突出的表現就是由于電力系統各種電容的影響，變壓器內部故障下二次諧波含量可能變得很高，但在勵磁涌流時(shí)二次諧波又可能變得很低(當變壓器飽和磁通較低時(shí))，所以這種方法需要進(jìn)一步改進(jìn)。

　　間斷角原理和波形對稱(chēng)原理，是觀(guān)察勵磁涌流波形，發(fā)現涌流存在很小波變化方法。此方法解決了傅里葉算法不能完全提出暫態(tài)信號的特征的缺點(diǎn)，適合于電力系統的暫態(tài)分析。由于需要較高的采樣率，裝置的硬件成本變高，同時(shí)，電力系統正常情況下也存在高次諧波可能影響判斷，所以此方法也需要發(fā)展完善。

　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法以及模糊控制理論等識別方法是比較新興的方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )方法過(guò)程比較繁瑣，需要大量的數據，但它充分發(fā)揮了人腦計算能力強、自學(xué)能力強、容錯性、自適應性等優(yōu)點(diǎn)，

　　是研究和發(fā)展的一個(gè)重要方向。模糊控制理論是將多個(gè)輸入量及相關(guān)的保護判據給予不同的置信度，通過(guò)模糊理論得到最終的跳閘決策，提高了判斷的準確性。間斷角原理是一種清晰、直觀(guān)、抗過(guò)勵磁能力強的方法，但需配置相應的a/d芯片級cpu，提高了硬件成本，同時(shí)觀(guān)擦波形可以發(fā)現勵磁涌流還存在非對稱(chēng)性，因此形成波形對稱(chēng)原理。它比間斷角原理更易實(shí)現，但在對稱(chēng)涌流時(shí)無(wú)法判別，因此，這兩種方法都需要大量實(shí)驗來(lái)確定，實(shí)現比較復雜。 差有功法、磁通判別法及基于變壓器模型的判別法，利用了電流信號和電壓信號，比只使用電流信號更有優(yōu)勢。差有功功率的理論基礎是：變壓器故障時(shí)主要增加有功功率，而其他情況下主要增加無(wú)功功率。磁通判別法的理論基礎是：非內部故障時(shí)，變壓器運行在正常的磁化曲線(xiàn)上;而故障時(shí)偏離磁化曲線(xiàn)運行�；�于變壓器模型的判別方法是根據變壓器模型得出的變壓器恒等式，在故障時(shí)恒等式關(guān)系不成立，而判別故障與否，可利用電流、電壓信號計算出變壓器的漏感、電阻以及勵磁阻抗，利用他們的變化與否判斷是否涌流，這三種方法都是從物理機理出發(fā)，原理簡(jiǎn)單，準確性高，但受多方面因素影響，整定較困難，還有待進(jìn)一步研究。

　　目前，針對電力變壓器勵磁涌流的判別，國內外學(xué)者提出了許多新原理和新方法，但這些方法都由不足之處且還處在實(shí)驗階段，需要進(jìn)一步驗證才能采用。實(shí)際中最多的還是二次諧波檢測，這種檢測方法會(huì )在變壓器空載合閘時(shí)出現差動(dòng)保護動(dòng)作或是在發(fā)生內部故障時(shí)出現保護拒動(dòng)的情況。因此，需要進(jìn)一步探索快速、準確的區分變壓器勵磁涌流和內部故障電流的新方法，提高變壓器差動(dòng)保護的性能。

　　國外早在1941年就有和應涌流現象的報導。當時(shí)在查找變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)原因過(guò)程中，發(fā)現較大暫態(tài)激勵電流不僅出現在剛合閘的變壓器中，也出現在已并網(wǎng)運行的變壓器中。通過(guò)現場(chǎng)波形記錄、實(shí)驗測試和電流表達式的數學(xué)推導對合應涌流現象進(jìn)行了深入的分析，并討論了和應涌流對變壓器差動(dòng)保護及過(guò)電流保護的影響。saied通過(guò)數值仿真一臺變壓器空投充電，另外一臺空載、負荷或有并聯(lián)電容器的變壓器正在并聯(lián)運行時(shí)，兩臺變壓器的電流、磁鏈和公共連接點(diǎn)的電壓變化，對影響和應涌流的部分因素進(jìn)行分析。bronzeado h s等通過(guò)仿真分析并聯(lián)和串聯(lián)變壓器兩種系統結構形式，指出空投一臺變壓器時(shí)，勵磁涌流在系統與變壓器間產(chǎn)生了一種暫態(tài)和應作用，不僅使空投變壓器的勵磁涌流的幅值和持續時(shí)間發(fā)生變化，而且在運行變壓器中將產(chǎn)生和應涌流，結果導致運行變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)和長(cháng)時(shí)間的諧波過(guò)電壓。隨著(zhù)變壓器線(xiàn)圈中的電阻值減小，和應涌流現象將增多。王懷智等通過(guò)對220kv系統中兩臺主變的空投試驗再次說(shuō)明了和應涌流的存在，并指出了它對變壓器差動(dòng)保護的影響。試驗記錄表明采用二次諧波“或”門(mén)制動(dòng)可防止和應涌流導致差動(dòng)保護誤動(dòng)。

　　2 研究的背景、目的及意義電力變壓器是發(fā)電廠(chǎng)和變電站中的主要電氣設備，它的安全運行與否直接關(guān)系到系統能否穩定正常地工作。隨著(zhù)電力容量及電壓等級的增加，變壓器造價(jià)越來(lái)越昂貴，如果因故障遭到破壞，其檢修度大，檢修時(shí)間長(cháng)，經(jīng)濟損失慘重。因此要有一個(gè)安全、可靠、靈敏的變壓器保護方案，這一直是國內外電力系統學(xué)者們研究的熱點(diǎn)。變壓器差動(dòng)保護的關(guān)鍵問(wèn)題是如何鑒別勵磁涌流和內部故障，國內外許多專(zhuān)家和學(xué)者對此進(jìn)行了大量的研究，也取得了很多有益的成果。

　　近些年來(lái)，在操作過(guò)程中引起的多次變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)情況引起廣泛注意。2003年11月7日華能井岡山電廠(chǎng)發(fā)生一起機組非計劃停運故障，在合#2主變出口斷路器的過(guò)程中，#2主變差動(dòng)保護動(dòng)作導致#1發(fā)電機與系統解列停運，后查明是由于和應涌流導致變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)引起的。目前由于電網(wǎng)分層分區級大容量變壓器的逐步投運，局部電網(wǎng)結構發(fā)生了根本性的變化，電力系統中和應涌流引起變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)的事故不斷增加，因此和應涌流問(wèn)題引起人們的關(guān)注。

　　和應涌流與合閘勵磁涌流特征不完全相同，運行變壓器本身沒(méi)有故障，方向與空投變壓器相反，和應涌流的峰值是先增大后減小，峰值出現的時(shí)刻與相鄰變壓器交相呼應，并且誤動(dòng)發(fā)

　　生在相鄰變壓器空投完成一段時(shí)間后，持續很長(cháng)時(shí)間都不衰減，易導致電流互感器暫態(tài)飽和，誤動(dòng)原因更具有隱蔽性。前人的研究工作針對空載合閘或外部故障切除后電壓恢復時(shí)變壓器本身勵磁涌流的產(chǎn)生機理、波形特征與變化特點(diǎn)進(jìn)行的，而對并聯(lián)或串聯(lián)運行中變壓器的和應涌流對變壓器差動(dòng)保護的影響分析并不多。因此有必要對和應涌流的產(chǎn)生機理和特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，揭示其本質(zhì)，進(jìn)而提出可行的措施，消除隱患，提高供電可靠性。

　　綜述資料

　　變壓器保護的發(fā)展歷史，1931年r·e·cordray提出出比率差動(dòng)的變壓器保護標志著(zhù)差動(dòng)保護為變壓器主保護時(shí)代的到來(lái)，1941年，c·d·hayward首次提出了利用諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護，1958年，r.l.sharp和w.e.glassburn提出了利用二次諧波鑒別變壓器勵磁涌流的方法，并在模擬式保護中加以實(shí)現，同時(shí)還提出差動(dòng)加速的方案，以差動(dòng)加速、比率差動(dòng)、二次諧波制動(dòng)來(lái)構成整個(gè)諧波制動(dòng)式保護的主體，延續至今。微機變壓器保護的研究開(kāi)始于60年代末70年代初。1969年，rockerfeller首次提出數字式變壓器保護的概念，揭開(kāi)了數字式變壓器保護研究的序幕，之后o.p.malik和degens研究了變壓器保護的數字處理和數字濾波分析;1972年，skyes發(fā)表了計算機變壓器諧波制動(dòng)方案，使得微機變壓器保護的發(fā)展向前邁進(jìn)。近年來(lái)，出現了數字信號處理器dsp，不僅提高了微機保護數據采樣與計算的速度和精度，甚至改變了微機保護裝置的設計方案，在保護裝置中實(shí)現復雜的算法。

　　電力變壓器是電力系統中最重要的電氣主設備之一，作為電能的傳輸樞紐。大型變壓器結構復雜、造價(jià)昂貴，一旦發(fā)生故障損壞，維修工作難度大，經(jīng)濟上損失重大。近年來(lái)，隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，電壓等級的升高，大容量變壓器的應用不斷增多。大容量變壓器采用糾結式繞組，易于產(chǎn)生匝間短路，因此，故障率相對較高。為了保障變壓器安全、可靠地運行，電力工作者不斷深入分析其運行特性，研究新原理與方法，提高變壓器保護的性能。針對差動(dòng)保護中的勵磁涌流問(wèn)題，國內外積極研究各種方法予以解決，例如,二次諧波制動(dòng)、間斷角、電壓制動(dòng)、磁通特性原理和等值電路法等。還有一些新興學(xué)科和方法運用到變壓器的保護中進(jìn)行研究。隨著(zhù)計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的迅速發(fā)展，高性能的微處理器芯片的不斷產(chǎn)生，微機變壓器保護裝置的性能不斷得到改善，整個(gè)微機保護系統正向集成化，人工智能化，網(wǎng)絡(luò )化，保護、控制、測量、數據通信一體化，標準化方向發(fā)展。

　　3 論文的主要研究?jì)热?/strong>