變壓器和應涌流機理特征及影響簡要分析

董小磊

摘 要：針對變壓器和應涌流問題，目前的研究成果——國內外學者共同得出的結晶，也相應的有一些防范的措施提出來。可是實際上，存在多臺變壓器串、并聯的現象，缺乏深入詳細的研究和應涌流的分布及其對系統中各保護的影響，即使提出了舉措也很難對和應涌流引起保護誤動根除。堅信這一問題將會因為不斷飛速發展的科學技術而改變。該文簡要闡述了變壓器和應涌流的產生機理及其產生的根本原因。然后結合和應涌流的特點，分析了其對差動保護的影響和應對措施。

關鍵詞：變壓器 和應涌流 差動保護 措施分析

中圖分類號：M T41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0100-01

近年來，有很多報道空投變壓器會讓相鄰變壓器或發電機差動保護誤動，這一現象也得到了業內學者的懷疑，他們紛紛覺得和應涌流直接影響變壓器。和應涌流現象實際上就是處于電網中鄰近的并聯或串聯變壓器之間，有可能因為其他變壓器的合閘導致已經工作的變壓器發生涌流現象。

1 和應涌流的產生機理和特點

經過眾多的實驗和研究我們可以得出結果，從根本上說，之所以會產生變壓器勵磁涌流是因為變壓器鐵心飽和。如果變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，只要鐵心一飽和，相對導磁率就會離的很近，會減少勵磁阻抗，那么勵磁電流就會變大，這就是勵磁涌流。它的數值將會超過額定電流的6～8倍。這項電流會往差動繼電器里流動，保護裝置誤動就有可能會產生。涌流會在上面這兩種情況下產生，除此之外，如果變壓器被連接到發電廠或變電所內母線上兩臺或超過兩臺的時候，要是一臺變壓器進行空載合閘，勵磁涌流就會在變壓器繞組中產生，而在這同一時候，和應涌流就是在和它并聯或級聯運行的其他中性點接地變壓器繞組中產生的浪涌電流。現在兩臺變壓器和應涌流產生的機理已經詳細的解釋于相關文獻當中，實際上，合閘變壓器勵磁涌流流過系統電阻使得其他變壓器工作母線電壓偏移，導致鐵心飽和是和應涌流產生的根本原因。

由楞次定律及電源電壓的對稱性，可以推導得：

變壓器T1正常運行，此時變壓器T2空載投入。當開關K合閘時，變壓器T2中會產生勵磁涌流i2，i2完全偏于時間軸一側，含有很大的非周期分量，非周期分量電流通過系統電阻造成的電壓降使得變壓器T1、T2的母線電壓產生直流偏移。由于變壓器的磁通是加載在變壓器上的電壓的積分，變壓器T1的新增磁通將隨著母線電壓的偏移而向一側偏移發展，此偏移磁通增量疊加周期磁通分量將導致T1鐵心在偏移一側飽和，在和應涌流產生的初期，設變壓器T1已處于穩態運行，則T1中的電流i1不含直流分量，而T2中的電流i2為空載合閘勵磁涌流，含有很大的直流分量，假設i2為正值，則每個周期磁鏈都在向負方向偏移。經過一段時間之后，T1進入飽和區，產生涌流，即和應涌流。使得T1產生和應涌流。

和應涌流的主要特征：

（1）如果產生了和應涌流，就會在幾個周期內急劇增加到最大。

（2）相比于普通涌流，和應涌流的衰減速度更慢。

（3）合閘變壓器和運行變壓器的涌流是往相反方向交替出現的，而且不會出現重疊的情況。

（4）和應涌流的波形特征比較接近于普通涌流。

（5）運行變壓器和應涌流的間斷角比普通涌流大。

（6）兩臺變壓器的和電流和奇對稱波形比較接近，非周期分量接近于零，偶次諧波含量小。

（7）和應涌流不會在運行變壓器二次側存在負載時出現。

2 和應涌流對差動保護的影響及目前的一些應對措施

和應涌流最顯著的地方就是其非周期分量衰減速度十分慢。通常而言，非周期分量的作用是引起電流互感器暫態飽和最重要的原因，如果長期存在非周期分量，那么電流互感器的暫態飽和就很有可能會發生，我們都知道和電流互感器受到非周期分量的作用后，需要經一定的時間才能飽和。就當前來說這種情況非常相似于和應涌流引起變壓器、發電機、發變組差動保護誤動的情況，而且差動保護動作時間通常是經過空載合閘后幾十個周期才動作的。并且勵磁涌流直接導致誤動的問題對發電機差動保護來說是不應該存在的。所以說導致差動保護誤動的主要原因并不是和應涌流本身，而是由于和應涌流中長時間不衰減的非周期分量引起的電流互感器局部暫態飽和導致的。

3 和應涌流對發電廠參與機組協調控制功率變送器的影響

某電廠在進行4號主變全壓沖擊，#3機組有功功率測量值上升到625MW，超出量程（500MW）上限，引起#3機保護誤動作而跳機。分析原因為對#4機主變全壓沖擊時，其瞬間產生和應涌流對電氣二次回路產生3次諧波的可能性比較大，使有功功率上升了近25%，該情況并非變送器質量問題，而是確實存在的諧波功率，目前功率變送器輸出信號的濾波時間常數按GB/T13850-1998標準，要求≤400 mS，實際生產時一般控制在300 mS左右，如果要求增加濾波時間常數（比如要求1500 mS≤濾波時間≤2000 mS），但目前該產品正在研發當中，尚未投入市場。

根據對某常用型號三相三線功率變送器在諧波源上試驗可以得出內容（在100V電壓5A電流的50Hz基波上同時疊加20%的諧波量），分析這些數據可以得出的結果是相對于基波來說，如果功率變送器的電壓、電流回路有諧波時，就會降低或者增加變送器的輸出值及標準表的測量值，可是變送器輸出值與標準表測量值比對的誤差通常比變送器的等級指數還小（如表1）。

因為目前發電廠參與機組協調控制功率變送器受到和應涌流的作用因而難以得到兩全其美的完善方法。

經上面的詳細介紹和分析我們可以得出：因為合閘變壓器勵磁涌流流過系統電阻，因而偏移了另外的變壓器工作母線，這樣一來鐵心會出現飽和的現象，所以導致和應涌流的產生。之所以會出現和應涌流，這其中的原因有很多，而且還會形成多種形式，其會廣泛而隱蔽的產生危害，人們也開始越來越重視因它而產生的保護勿動問題。

參考文獻

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