摘要：和应涌流是在变压器空载合闸时产生的, 其与变压器中产生的励磁涌流紧密相连, 与励磁涌流的大小相关。和应涌流的持续时间较长, 对正常运行中的变压器各个环节起着一定的影响, 尤其是对变压器零序电流、中性点接地、电流误动等方面的影响, 最终将造成变压器保护误动。由于和应涌流的特性及危害, 需从根本上进行认知, 提出有效的应对措施,分析变压器和应涌流对继电保护所产生影响。
关键词：和应涌流；继电保护；仿真模型；防范措施
近年来都出现过和应涌流引起变压器差动保护误动情况,引起了诸多学者的关注。和应涌流是当电网中空投一台变压器时,在相邻的并联或级联运行变压器中产生的。和应涌流在合闸变压器涌流持续一段时间后产生,该涌流波形特征不明显且持续时间很长,容易导致变压器的涌流闭锁环节失效,造成运行变压器保护误动作。由于运行变压器本身没有故障,并且误动是发生在相邻变压器空投完成较长的一段时间之后,所以很难查明误动原因,误动原因更具有隐蔽性。随着对和应涌流的进一步研究,发现和应涌流也能引起变压器零序过流保护和其他后备保护的误动。因此,有必要对这种现象进行更为深入的研究,并提出有效的应对措施。
一、和应涌流产生的原理
以变压器并联运行为例说明和应涌流的产生过程,等效图如图所示。
在图所示等值电路中,设系统电源电压为us,系统电阻为Rs,系统电感为Ls;变压器T1的一次侧等效电阻为R1,等效电感为L1;变压器T2的一次侧等效电阻为R2,等效电感为L2;系统电流为is,变压器T1流过的电流为i1,变压器T2流过的电流为i2。
二、变压器和应涌流的仿真模型
变压器和应涌流的仿真模型分析通过变压器并联和级联的仿真模型来完成, 首先介绍变压器并联仿真模型中的和应涌流情况, 准备两台变压器, 将两台变压器的双绕组进行并联, 一台变压器正常运行, 另一台变压器空载合闸, 此时变压器产生励磁涌流, 而励磁涌流导致系统电流和内阻发生变化,使得变压器在运行中产生和应涌流;其次是变压器级联仿真模型中产生的和应涌流情况, 变压器级联也可称之为串联, 将两台变压器进行级联, 变压器的末端空载合闸, 产生的励磁涌流将在正常运行中的变压器首端出现, 此时产生和应涌流[2]。
三、变压器和应涌流对继电保护的影响
变压器和应涌流对继电保护产生一定的影响, 和应涌流的速度及非周期分量较缓慢, 增加变压器铁芯饱和度, 使得电流互感器的电流产生一定的位差, 导致保护误动现象出现。
1、变压器和应涌流的危害。变压器和应涌流危害变压器的电流及运行情况。由于和应涌流与励磁涌流的方向相反, 当变压器空载合闸时, 变压器的中性点及接地情况中含有零序电流, 此电流进入到正常运行中的变压器中, 则造成零序电流保护误动跳闸, 影响变压器的安全运行。和应涌流产生的前提是变压器空载合闸, 变压器空载合闸持续的时间较长, 和应涌流速度就会变慢, 导致变压器误动跳闸。
2、对变压器差动保护影响。变压器在空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，由于变压器铁芯饱和导致产生的励磁涌流是变压器差动保护误动作的一个重要方面。在实际应用中，对于励磁涌流主要是通过二次谐波制动判据和间断角原理来闭锁变压器差动保护，但这些措施对和应涌流效果并不显著[4]。因为和应涌流中的二次谐波的最大值比和应涌流出现的时间要晚一些，这样就有可能存在差电流中基波含量大于差动保护的整定值，由于二次谐波含量小于谐波制动比，而造成差动保护误动作。由于变压器合闸后的暂态过程负序电压平均值的比值会发生突变，将该突变时刻近似作为变压器的合闸时刻，通过检测差电流出现时刻与差电流的状态，利用平均值突变时刻与差电流出现时刻存在时间差的特点，检测和应涌流的发生，以此闭锁和应涌流引起的保护误动作。
3、和应涌流对继电保护的影响。变压器和应涌流对继电保护的影响主要体现四点:第一点是对变压器零序电流的继电保护影响。变压器空载合闸时, 中性点接地后产生的励磁涌流的零序分量, 流入与之并联的变压器中, 此时产生的和应涌流变大, 零序分量受和应涌流变大的影响随之增大, 最终导致正常运行中的变压器出现零序电流继电保护的误动作。第二点是对变压器差动继电保护的影响。和应涌流在变压器空载合闸时, 一侧电流流动, 电压器无论是并联还是级联, 其和应涌流产生后的幅值均为由大变小, 直到缓慢的衰减, 但二次谐波的含量却不与之相衰减, 此时和应涌流影响变压器的差动继电保护。
四、变压器和应涌流的防范措施
在对变压器保护整定时, 应根据和应涌流实际的情况, 对其发生后变压器内流过的最大电流进行精确的测算, 对于变压器中性点的接地情况进行测试, 并安装零序过电压保护措施, 对于通过变压器内的母线电压, 需在其空载合闸时, 对中性点进行不接地处理, 在变压器铁芯中需安装铁芯互感器, 并进行过负荷保护, 防止保护的误动作。
1、和应涌流产生影响的应对措施。防止和应涌流产生影响的主要应对措施为:当变压器空载合闸时, 使之中性点不接地, 并在其间隙中安装继电保护设施, 防止电压损坏变压器的铁芯, 使得在合闸时不产生和应涌流, 根据变压器差动继电保护的措施, 对差动保护进行灵敏度测试, 对变压器进行各段定值的电流保护, 安装低电压闭锁设施, 对变压器差动最小值进行测试, 防止变压器误动现象的出现, 在保护装置中增加非周期分量衰减较慢引起的电流互感器局部暂态饱和判据, 在满足灵敏度要求的前提下, 适当提高发电机差动保护的定值, 也是防止和应涌流引起差动保护误动的重要方法, 采用新原理的发电机差动保护。
2、预防和应涌流的方法。在变压器和应涌流防范预防上需充分利用继电保护信息系统软件, 模拟计算系统在不同运行方式下变压器空载合闸时, 在变压器中性点可能流过的最大零序电流值, 合理整定变压器零序电流保护的定值, 防止零序保护误动。对变压器中的设备进行较少的特殊操作, 防止零序保护定值可能不满足特殊运行方式的要求, 而造成零序保护误动作。基于变压器模型的保护原理, 需考虑变压器的励磁特性, 应了解变压器和应涌流的特点, 从而减少变压器铁芯对继电保护的影响, 从本质上减少和应涌流对变压器的危害, 在完善保护变压器安全正常运行的前提下着手, 选择具有识别和应涌流的能力, 使得二次谐波分量构成零序二次谐波制动数据更加准确, 并在变压器发生内部单相接地故障或相间故障的情况下, 减少零序电流中二次谐波含量, 解决和应涌流引起差动保护误动的问题, 使变压器差动保护中增加饱和闭锁环节, 零序电流保护中增加二次谐波涌流鉴别环节, 使其改变变压器非周期分量流入零序网的途径, 从而防止和应涌流引起的保护误动[2]。
和应涌流的产生源于变压器空载合闸时, 变压器的励磁涌流经过系统电阻的影响, 使得变压器的母线电压发生偏移,中性点接地, 变压器铁芯饱和。和应涌流的持续时间与变压器铁芯的饱和度及变压器系统内的电流、电压相关, 并与电压器励磁涌流的大小成正比例关系。变压器和应涌流自身所具备的特点, 使其在对变压器保护的影响中更加的鲜明, 而对其继电保护所采取的方法形式更加的多样化, 应对其引起的保护误动问题更加重视。
参考文献
[1]李艳鹏，侯启方，刘承志.变压器和应涌流的理论探讨[J].电力系统自动化,2016.29(6) .
[2]徐习东,郭晓明,周全明.一次和应涌流造成过流保护动作的分析与对策[J].华东电力,2015.33(6).
[3]王利丽,陈久林,王熙俊．变压器三角形侧零序环流助增对差动保护的影响[J].电力系统自动化,2016.30(3):44～ 50.
[4]杜继伟,张剑廷,彭虎.变压器和应涌流对零序保护影响的分析[J].电气应用,2017.30(1).
论文作者:汤尚涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：变压器论文; 电流论文; 谐波论文; 继电保护论文; 差动论文; 励磁论文; 电压论文; 《电力设备》2019年第6期论文;