变压器和应涌流机理特征及影响简要分析

董小磊

摘 要：针对变压器和应涌流问题，目前的研究成果——国内外学者共同得出的结晶，也相应的有一些防范的措施提出来。可是实际上，存在多台变压器串、并联的现象，缺乏深入详细的研究和应涌流的分布及其对系统中各保护的影响，即使提出了举措也很难对和应涌流引起保护误动根除。坚信这一问题将会因为不断飞速发展的科学技术而改变。该文简要阐述了变压器和应涌流的产生机理及其产生的根本原因。然后结合和应涌流的特点，分析了其对差动保护的影响和应对措施。

关键词：变压器 和应涌流 差动保护 措施分析

中图分类号：M T41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0100-01

近年来，有很多报道空投变压器会让相邻变压器或发电机差动保护误动，这一现象也得到了业内学者的怀疑，他们纷纷觉得和应涌流直接影响变压器。和应涌流现象实际上就是处于电网中邻近的并联或串联变压器之间，有可能因为其他变压器的合闸导致已经工作的变压器发生涌流现象。

1 和应涌流的产生机理和特点

经过众多的实验和研究我们可以得出结果，从根本上说，之所以会产生变压器励磁涌流是因为变压器铁心饱和。如果变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，只要铁心一饱和，相对导磁率就会离的很近，会减少励磁阻抗，那么励磁电流就会变大，这就是励磁涌流。它的数值将会超过额定电流的6～8倍。这项电流会往差动继电器里流动，保护装置误动就有可能会产生。涌流会在上面这两种情况下产生，除此之外，如果变压器被连接到发电厂或变电所内母线上两台或超过两台的时候，要是一台变压器进行空载合闸，励磁涌流就会在变压器绕组中产生，而在这同一时候，和应涌流就是在和它并联或级联运行的其他中性点接地变压器绕组中产生的浪涌电流。现在两台变压器和应涌流产生的机理已经详细的解释于相关文献当中，实际上，合闸变压器励磁涌流流过系统电阻使得其他变压器工作母线电压偏移，导致铁心饱和是和应涌流产生的根本原因。

由楞次定律及电源电压的对称性，可以推导得：

变压器T1正常运行，此时变压器T2空载投入。当开关K合闸时，变压器T2中会产生励磁涌流i2，i2完全偏于时间轴一侧，含有很大的非周期分量，非周期分量电流通过系统电阻造成的电压降使得变压器T1、T2的母线电压产生直流偏移。由于变压器的磁通是加载在变压器上的电压的积分，变压器T1的新增磁通将随着母线电压的偏移而向一侧偏移发展，此偏移磁通增量叠加周期磁通分量将导致T1铁心在偏移一侧饱和，在和应涌流产生的初期，设变压器T1已处于稳态运行，则T1中的电流i1不含直流分量，而T2中的电流i2为空载合闸励磁涌流，含有很大的直流分量，假设i2为正值，则每个周期磁链都在向负方向偏移。经过一段时间之后，T1进入饱和区，产生涌流，即和应涌流。使得T1产生和应涌流。

和应涌流的主要特征：

（1）如果产生了和应涌流，就会在几个周期内急剧增加到最大。

（2）相比于普通涌流，和应涌流的衰减速度更慢。

（3）合闸变压器和运行变压器的涌流是往相反方向交替出现的，而且不会出现重叠的情况。

（4）和应涌流的波形特征比较接近于普通涌流。

（5）运行变压器和应涌流的间断角比普通涌流大。

（6）两台变压器的和电流和奇对称波形比较接近，非周期分量接近于零，偶次谐波含量小。

（7）和应涌流不会在运行变压器二次侧存在负载时出现。

2 和应涌流对差动保护的影响及目前的一些应对措施

和应涌流最显著的地方就是其非周期分量衰减速度十分慢。通常而言，非周期分量的作用是引起电流互感器暂态饱和最重要的原因，如果长期存在非周期分量，那么电流互感器的暂态饱和就很有可能会发生，我们都知道和电流互感器受到非周期分量的作用后，需要经一定的时间才能饱和。就当前来说这种情况非常相似于和应涌流引起变压器、发电机、发变组差动保护误动的情况，而且差动保护动作时间通常是经过空载合闸后几十个周期才动作的。并且励磁涌流直接导致误动的问题对发电机差动保护来说是不应该存在的。所以说导致差动保护误动的主要原因并不是和应涌流本身，而是由于和应涌流中长时间不衰减的非周期分量引起的电流互感器局部暂态饱和导致的。

3 和应涌流对发电厂参与机组协调控制功率变送器的影响

某电厂在进行4号主变全压冲击，#3机组有功功率测量值上升到625MW，超出量程（500MW）上限，引起#3机保护误动作而跳机。分析原因为对#4机主变全压冲击时，其瞬间产生和应涌流对电气二次回路产生3次谐波的可能性比较大，使有功功率上升了近25%，该情况并非变送器质量问题，而是确实存在的谐波功率，目前功率变送器输出信号的滤波时间常数按GB/T13850-1998标准，要求≤400 mS，实际生产时一般控制在300 mS左右，如果要求增加滤波时间常数（比如要求1500 mS≤滤波时间≤2000 mS），但目前该产品正在研发当中，尚未投入市场。

根据对某常用型号三相三线功率变送器在谐波源上试验可以得出内容（在100V电压5A电流的50Hz基波上同时叠加20%的谐波量），分析这些数据可以得出的结果是相对于基波来说，如果功率变送器的电压、电流回路有谐波时，就会降低或者增加变送器的输出值及标准表的测量值，可是变送器输出值与标准表测量值比对的误差通常比变送器的等级指数还小（如表1）。

因为目前发电厂参与机组协调控制功率变送器受到和应涌流的作用因而难以得到两全其美的完善方法。

经上面的详细介绍和分析我们可以得出：因为合闸变压器励磁涌流流过系统电阻，因而偏移了另外的变压器工作母线，这样一来铁心会出现饱和的现象，所以导致和应涌流的产生。之所以会出现和应涌流，这其中的原因有很多，而且还会形成多种形式，其会广泛而隐蔽的产生危害，人们也开始越来越重视因它而产生的保护勿动问题。

参考文献

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[2] 袁玉波，李德佳，陆于平，等.变压器和应涌流的物理机理及其对差动保护的影响[J].电力系统自动化，2005，29（6）：9-10.

[3] 黄盛杰，姚文捷，马治亮，等.电气设备绝缘在线监测和状态维修[M].北京：中国水利水电出版社，2004：1-12.endprint