宝鸡s11变压器差动保护的新原理研究

　　对当前宝鸡s11变压器保护由于蛟凝鉴别理论不完善而导致的正确动作率，不含在分析宝鸡s11变压器和有功损耗的基础上，提出了用宝鸡s11变压器正序有功率动作区别和故障电流的判据。该原理中的涌流判据采用了宝鸡s11变压器非线性模型，能更好地反映变压，且不受系统类型和运行方式的影响。

　　但是电流差动保护无法测得磁电，因而难以区分宝鸡s11变压器的励磁涌流和故障电流，所以多年来对宝鸡s11变压器保护的研究着重于如何在励磁涌流情况下将电流差动闭锁，例如波形对称原理小波变换原理电压制动原理等值路原理等等。其中比较实片的方法是采用电流保护作为主保护。江苏溪河海宝鸡s11变压器利用次谐波制动说理来躲避励磁涌流，但是随着电力系统规模的扩大及电压等级的提高，次谐波制动原理的定值选取存在一定的困难，将这个励磁涌流判据句电流差动保护相结合作为变玉器，保护就可以提高宝鸡s11变压器保护的正确动作率。

　　宝鸡s11变压器励磁涌流分析：以单相宝鸡s11变压器为例，假设外施电压按正弦规律变化，则在空载合闸瞬间的电压方程式为边绕组的全部磁电流，为激磁电流的瞬时值为外施电压的有效值。

　　考虑到屯力变玉器原边的屯阻较小，则宝鸡s11变压器关于绕组匝数磁路饱和磁化曲线中可写成线性方程，单相宝鸡s11变压器空载模型为正常时的平均电感。求出磁通的变化规律后，再用磁化曲线反过来求相应的激磁电流。可以看到铁心饱和前激磁屯流报小，饱和则急剧增大。

　　在这种情况下，显然这时的磁路非常饱和，相应的激磁电流急剧增大，可达正常激磁电流的几百倍，或者说可达到几倍的额定电流。在这种情况下，不含暂态分量磁通合闸后立即进入稳态，这就避免了冲击电流。宝鸡s11变压器励磁涌流的基本原理与单相宝鸡s11变压器相同，只是由于磁路结构接线组别不同等原因，分析起来比较复杂。但是相宝鸡s11变压器的励磁涌流有个显著的特点，即无论合闸的初相角为多少，均不可避免地产生励磁涌流。这是因为相磁通分别滞后相外施电压，即相合闸角度亦互差120，故不可能使得相铁心中的暂态磁通全部为零，则油流情况更为严重。而宝鸡s11变压器差流保护是按相差动的，所以空载合闸时产生的励磁涌流若不采取必要措施必然会使电流差动保护误动。基于有功功率差动的宝鸡s11变压器励磁涌流判别原理，电力宝鸡s11变压器在通常情况下有功损耗了以分为负载损耗和空载损耗。

　　负载损耗包括欧姆损耗和杂散损耗。杂散损耗包括各绕组中的涡流损耗、环流损耗以及结构件中的涡流与磁滞损耗。对于杂散损耗的详细研究很复杂，但一般来说，在内部结构不被破坏的前提下，可认为其变化规律与欧姆损耗相似。这样，负载损耗的变化规律就可以认为与相电流幅值的平方成比。

　　由于励磁电流主要成分为尤功电流，所以宝鸡s11变压器的功消耗在除去负载损耗后仍然很小。结果说明了这情况所形成的功率脉冲是采用傅氏算法的动态性能造成，并非宝鸡s11变压器功消耗的体现。差值与额记功率之比用来表明相对较小，这就造成宝鸡s11变压器消耗的功率急剧升高，且随故障的进步发展逐渐增人的趋势。宝鸡s11变压器的有功消耗虽然会因流经绕组有所增加，但其主要表现为负载损耗的增加，而外部故障切除后，总的损耗又返回到正常的范围。

　　综合分析，要将损耗从宝鸡s11变压器消耗的有功功率中滤出之后，就可以将宝鸡s11变压器内故障与正常工况励磁涌流以及区外故障区分开来。并提出了单相宝鸡s11变压器的有功功率差动保护原理，并给出了保护动作方程式，即压器两端测得的电压电流瞬时值。

　　以上公式虽然是针对单相宝鸡s11变压器，但只要将单相功率损耗推广到有功损耗之和，就可以推广到相宝鸡s11变压器上，即各种工况下原副边测得的相有功功率之和；原副边绕组的负载系数实测电流与宝鸡s11变压器额定电流的比值，为宝鸡s11变压器原副边绕组在额定电流下的短路损耗值；为考虑励磁电流造成的空载损耗以及化感器转换误差后的动作。

　　这种推广仅是在电工学原理上的推广，并不具有实用价值。首先，这是因为变器故障不对称，很难用来描述；其次，由于故障相电气量的不对称，保护整定值同样存在问题，整定值必须以宝鸡s11变压器出厂试验得到的空载损耗参数为参考标准。而宝鸡s11变压器在做出厂试验时，其相电压电流均是对称的故障，磁路与出厂试验时的条件不尽相同，使得有功损耗难以估计。电工理论在分析不对称故障时常使用对称分量法，将实际系统分解成3个完全对称的序，通过3个对称序网来解决实际中的不对称问。在此，我们同样可以利用对称分量法。在对称分量法的3个序网中，只有正序网中含有电源，与正常运行时的等效电路状态基本一致，所以可只保留对正序网的结论。

　　现以宝鸡s11变压器高压侧有电源而低压侧发生两相短路为例，该动作方程区分内外部故障的原理加以说明，并假设宝鸡s11变压器各侧所装电流互感器均以母线侧为极性端。若两相短路故障发生在区内，略去负荷电流厂，宝鸡s11变压器中压侧与低压侧的电流互感器所测得量均为零。保护能够可靠动作保护区外故障，则宝鸡s11变压器压侧和故障侧电压电流都可测得，根据前面的分析，由式3计算的宝鸡s11变压器有功功率差值远小于整定值，可以保证保护可靠不动作。

　　保护新原理及实现更详尽的仿真证明了正序功率差动保护不仅能区别空载合闸和故障排除后电压恢复过程中的励磁涌流与电流的不同，而且对于保护区内的对称或非对称故障也能正确动作。但是同时也应该看出正序功率差动该保护也存在这些不足，如宝鸡s11变压器端口相短路可能出现动作不确定性，以及内部匝间短路故障灵敏度不高等缺陷.采用技术比较成熟的比例制动及流保沪，除判别励磁涌流存在不足外，其它动作行为均能达到满意的效果。所以，如果将这两种保护原理机地结合起来，就能眵实现较为理想的动作行为。

　　具体的实现方法是采用正序有功功率差动保护作为励磁涌流的判据。在保护闭锁故障情况下，由比例制动差流保护作为动作判据，判断是内部故障还是外部故障。保护装置在正常运行状态时执行主程序的人机对话巡检通信等工作，在检测到差流或者相电流突变时启动故障处理程序。其故障处理子程序流程由比例制动差流保护闭锁保护出口；在励磁涌流时，满足励磁涌流判据，由正序有功功率差动保护闭锁保护出口；在内部故障时，保护出口动作。

　　结语传统的励磁涌流判据采用电流献或电压量作为励磁油流判据；而正序功率差动保护由同时采用电压量和电流量作为励磁涌流的判据，因含有更多的信息，所以能更好反映宝鸡s11变压器的工作状态，将此判据和运行比较成熟的比率制动电流差动保护判据相结合构成宝鸡s11变压器主保护，可以预能够显著地提高保护动作的正确率。