变压器和应涌流特征及对变送器影响的简要分析

变压器和应涌流特征及对变送器影响的简要分析
摘要：当母线上接有两台或两台以上的变压器时，如果其中一台变压器进行空载合闸，在空载合闸的变压器中将出现励磁涌流，与此同时，在与其并联运行的中性点接地变压器中也将出现和应涌流,危害变压器，引起差动保护误动，破坏电网稳定。

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,分析了其对智能变送器的影响。

一、和应涌流产生的机理
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,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。

二、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。

三、和应涌流的影响因素
和应涌流的产生及衰减过程受诸多方面因素的影响。

通过以上的分析可知，系统电阻的
大小影响和应涌流的产生和衰减都有影。

影响的程度取决于系统电阻与变压器电阻的比值。

比值越大，将越容易产生和应涌流且和应涌流的衰减也越慢。

在低压系统中，由于系统阻抗
较大，所以更容易产生和应涌流，而且和应涌流衰减得很慢。

线路电阻与系统电阻的作用基本相同。

当系统与变压器之间的线路较短时，线路电阻较小，将不利于和应涌流的产生。

如果系统与变压器之间的线路较长时，线路电阻较大，将有
利于和应涌流的产生。

但线路电阻较大时，线路压降也必然较大，使得变压器原边电压降低，变压器磁链的稳态分量减小，即变压器铁芯工作点远离饱和区，也将会降低和应涌流的大小。

变压器空载合闸励磁涌流的大小与变压器剩磁大小有关，同样变压器空载合闸时不同剩
磁对运行变压器和应涌流也将产生影响。

变压器空载合闸时剩磁越大，空载合闸变压器励磁
涌流将越大，同时运行变压器和应涌流也将越大，并且和应涌流出现和达到最大值的速度也
越快。

四、和应涌流对发电机功率变送器的影响
模拟机组并网和外围线路出现故障时，会产生较大瞬间和应涌流。

涌流会对电气二次回
路产生较大干扰，使电厂其它正常运行的机组功率变送器因检测到一定的谐波功率而发生突变。

以我厂发变组变送器屏使用的三相四线功率变送器型号为例，型号为PD6900-A。

直流分量二次谐波三次谐波
从上图可以分析出PD6900-A型三相四线功率变送器具有瞬间涌流抑制功能或瞬态快速
响应功能，也可工作在快速响应与涌流抑制兼顾模式，即保证瞬态快速响应能力又滤除微秒
级的尖峰干扰信号。

在理想的一定频率的方波信号作用下，通过调整参数，可以使电路工作在临界阻尼状态（理想状态）。

这种状态下，不仅输出的波形平坦，而且响应时间也较短。

然而，现场实际
的情况很复杂，当有涌流冲击时，其信号的频率成分中夹带着很多不同次数的谐波量，无法
保证电路始终工作在临界阻尼状态，而大多工作在欠阻尼状态。

而如果使电路工作在过阻尼
状态，则电路的响应时间又会很长。

变送器的国家标准及鉴定规程中要求响应时间小于
400ms，而且其基本误差试验也是要求在稳定的参比条件下进行。

采用微处理器技术，通过数字技术来实现功率计算。

功率测量值是对电压、电流直接进
行交流采样得到的数字量直接相乘后得到。

而且在芯片编程的软件算法中，利用程序判断剔
除短暂的异常突变信号，再将测量到的功率数值做窗型滑动滤波，使得变送器的输出更加稳定。

五、总结
由于瞬间和应涌流对电气二次回路产生较大干扰，使电厂其它正常运行的机组功率变送
器因检测到一定的谐波功率而发生突变。

通过采用数字式功率变送器，提高变送器的线性度
和准确度高，增强抗干扰性。

参考文献
[1]复杂和应涌流及其对保护影响的研究[J]. 张琛,李晋民. 电力学报. 2013(04)
[2]和应涌流导致直流闭锁极保护误动作分析[J]. 郑伟,张楠,周全. 电力系统自动化.
2013(11)。