基于等效瞬时漏感的变压器保护新原理王增平，马静，徐岩，刘浩芳（华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北保定071003）摘要：本文在变压器模型回路方程的基础上，应用等效情况下的回路方程推算故障后的瞬时漏感参数，瞬时漏电感，提出了一种新型变压器保护原理。在内部故相对故障前会有很大的变化；同时故障相与非故障的情况下，绕组变形将会导致漏电感参数发生变化；而障相间的漏电感也会有明显的差别。本文利用这在正常运行、外部故障和励磁涌流情况下，变压器漏电感些差异构成变压器保护的新判据，将提高保护动等内部结构参数不会发生改变。因此，通过计算等效瞬时作的灵敏度。该原理实现简单，避开了变压器难漏感参数，可有效地识别变压器的运行状态。两套动模试以取得的内部参数。两套动模试验数据验证了该验分析结果表明，该原理不受励磁涌流的影响，能够迅速、可靠的切除变压器内部故障，对轻微故障也有足够的灵敏方案的正确性和可行性。度。1变压器基本回路方程和漏感参数推导首先以双绕组单相变压器为例，计算基于电关键词：变压器保护；变压器模型；等效瞬时漏电感；励压、电流信息的瞬时漏感参数。磁涌流；内部故障1.1基本回路方程对于图1所示的单相变压器，设u1，u2分别0引言为一、二次绕组的电压，i1，i2分别为一、二次绕现场运行的绝大部分电力变压器均采用纵联组的电流，L1，L2分别为一、二次绕组的漏感，[1]差动保护作为其主保护。由于差动保护区内不ψm为一、二次绕组的互感磁链，r1，r2分别为一、仅有电路还有磁路，违背了基尔霍夫电流定律，二次绕组的电阻。导致变压器在空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，励磁涌流流入差动回路引起保护误动。因此，差动保护面临最严重的问题就是励磁涌流。目前，现场识别励磁涌流主要以二次谐波制动原理为主。但是由于超高压输电线路分布电容、串补或并补电容电感谐振的影响，以及变压器制造技术和制造材料的改善，基于二次谐波制动原理的差动保护发生误动或拒动的可能性大大提高图1双绕组单相变压器了。鉴于二次谐波原理的不足，国内外众多学者在正常运行情况下，有下面的关系式成立[9]：已提出了多种励磁涌流的识别方法[2-8]。大致可以did分为两类：一类是直面励磁涌流,寻求判别励磁涌uirL1m1111dtdt流和内部故障的方法,这种途径应充分考虑励磁(1)[2]did涌流时变压器铁心的非线性,如磁通特性法。另uirL2m2222一类是抛开差动保护的思路,应用变压器电流、电dtdt压信息,从解决问题的开始就避开励磁涌流的问将(1)式中的dψm/dt消去得：题,如基于变压器回路方程的算法消去了直接体didi现变压器铁心磁通的非线性项,从而避开了励磁12u1u2i1r1i2r2L1L2(2)涌流的困扰[3]。dtdt本文采用后一种思路，在变压器回路方程的由于式(2)是根据变压器正常运行的模型得基础上，通过电压、电流信息的差分形式计算各到的，它适合于除变压器内部故障外的任何情况，侧瞬时漏电感参数。由于发生内部短路故障后，因此，可通过判别式(2)是否成立，来决定保护的变压器的漏磁场分布发生了变化，因此利用正常动作行为。然而，由于原、副边绕组漏感参数未1知，加之计算各绕组的漏感所需的原始材料不易L22T(u12(k)i2(k1)u12(k1)i2(k))凑齐，结果降低了保护的可靠性和灵敏度。[i2(k)i2(k1)i(k1)i(k1)(6)1.2等效瞬时漏感参数的推导22221本文在回路方程的基础上提出一种实时计i2(k)i2(k2)]算瞬时漏感参数的新方法，按照梯形法可将连续其中：u12=u1-u2，T为采样周期。的微分方程化为离散的差分方程，则kT和（k+1）2两绕组三相变压器回路方程和漏感参数T时刻由式(2)表示的统一方程具有如下形式：推导2.1两绕组三相变压器回路方程u1(k)u2(k)i1(k)r1i2(k)r2i(k1)i(k1)i(k1)i(k1)(3)L11L2212T22Tu1(k1)u2(k1)i1(k1)r1i2(k1)r2(4)i1(k2)i1(k)i2(k2)i2(k)L1L22T2T图2Y/Δ接线的三相变压器联立式(3)和式(4)，可得kT时刻瞬时漏电感对于图2所示的Y/Δ接线变压器，ia，ib，ic为Δ绕组中的电流，iA，iB，iC为Y绕组中的电L1，L2的计算式。利用此算法得到的瞬时漏电感，是根据变压器正常运行的模型得到的。对于内部流，ua，ub，uc为Δ绕组