电流互感器的影响及励磁涌流
变压器各侧电流互感器的影响和防范措施。变压器两侧额定电压不同,装设在两侧的电流互感器型号就不相同,致使他们的饱和特性和励磁电流(归算到同一侧)也不相同。因而在外部短路时将引起较大的不平衡电流,对此只有采用适当增大保护动作电流的办法予以考虑。
由于电流互感器都是标准化的定型产品,所以实际选用的变比,一般均与计算变比不完全一致,而且各变压器的变比也不可能完全相同,因此在差动保护回路又会引起不平衡电流。这种由于变比选择不完全合适而引起的不平衡电流,可利用磁平衡原理在差动继电器中设置平衡线圈加以消除,一般平衡线圈接于保护臂电流小的一侧,因为平衡线圈和差动线圈共同绕在继电器的中间磁柱上,适当选择平衡线圈的匝数,使它产生的磁势与差流在差动线圈中产生的磁势相抵消,这样,在二次绕阻就不会感应电势了,其差动继电器的执行元件也就无电流。但接线时要注意极性,应使小电流侧在平衡线圈与差流在差动线圈产生的磁势相反。
变压器的励磁涌流对差动保护的影响。变压器的高、低压侧是通过电磁联系的,故仅在电源的一侧存在励磁电流,它通过电流互感器构成差回路中不平衡电流的一部分。在正常运行情况下,其值很小,一般不超过变压器额定电流的3%~5%。当外部短路故障时,由于电源侧母线电压降低,励磁电流更小,因此这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可以不必考虑。在变压器空载投入电源或外部故障切除后电压恢复过程中,由于变压器铁芯中的磁通急剧增大,使铁芯瞬间饱和,这时出现数值很大的冲击励磁电流(可达5~10倍的额定电流),通常称为励磁涌流。
通过励磁涌流的波形图可知,励磁涌流IE中含有大量的非周期分量与高次谐波,因此励磁涌流已不是正弦波,而是尖顶波,且在最初瞬间完全偏于时间轴的一侧。励磁涌流的大小和衰减速度,与合闸瞬间外加电压的相位,铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量及铁芯材料等因素有关。对于单相的双绕阻变压器,在其它条件相同的情况下,当电压瞬时值为零时合闸,励磁电流最大;如果在电压瞬时值最大时合闸,则不会出现励磁涌流,而只有正常的励磁电流。
对于三相变压器,无论任何瞬间合闸,至少有两相会出现不同程度的励磁涌流。在起始瞬间,励磁涌流衰减的速度很快,对于一般的中小型变压器,经0.5~1S后其值不超过额定流的0.25~0.5倍;大型电力变压器励磁涌流的衰减速度较慢,衰减到上述值时约2~3S。这就是说,变压器容量越大衰减越慢,完全衰减要经过几十秒的时间。根据试验和理论分析结果得知,励磁涌流中含有大量的高次谐波分量,其中二次谐波分量所占比例最大,约为60%以上。四次以上谐波分量很小,在最初几个周期内,励磁涌流的波形是间断的(即两个波形之间有一间断角),每个周期内有120。~180。的间断角,最小也不低于80。~100。另外,励磁涌流对于额定电流幅值的倍数,与变压器容量有关,容量越大,变压器的涌流倍数也越小。
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