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[摘要]本文主要介绍已经工作的变压器由于相邻变压器合闸产生和应涌流的现象，分析了变压器和应涌流产生的原因，讨论了和应涌流对变压器差动保护和零序保护的影响，最后提出相应的防范措施。
[关键词]变压器；和应涌流；差动保护；防范措施 ; 零序保护
Abstract: This article mainly introduces the phenomenon of working transformer due to adjacent transformer switch-on Sympathetic current , analysis the causes of transformer sympathetic current , discusses the effect to the transformer differential protection and zero sequence protection,finally , put forward the corresponding precautions.
Key words:transformer sympathetic current , differential protection , precautions
Zero-sequence protection
中圖分类号：TF762+.6文献标识码： A 文章编号：
引言
变压器是电力中最重要的设备之一，其运行状态直接关系到电力系统能否稳定，连续，高效地工作。任何含铁心的元件如变压器，电抗器在空载合闸后，由于磁链的不突变与铁心的饱和非线性特性的相互作用，会在励磁绕组中产生励磁涌流，有可能导致差动保护误动作，人们通过二次谐波制动，提高差动保护定值等方法来避免保护误动。近年来，出现了多起空投变压器导致相邻变压器差动保护和后备保护误动现象，该现象与变压器和应涌流有关。
本文通过对我厂在正常起机并网后，进行厂用电切换过程中，合高厂变开关时，汽机主变产生和应涌流的现象进行分析，讨论其对主变差动保护和零序保护可能产生的影响。
和应涌流产生的原因
以我厂机组正常运行方式为例，两台双绕组变压器并联运行时，其等值电路如图1所示。在图1中，变压器T1为已经正常运行的变压器，变压器T2空载投入，当开关QF合闸时，变压器T2中会产生励磁涌流i2,i2偏向于时间轴的一侧，含有大量的非周期分量，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的母线电源产生直流偏移，由于变压器的磁通是加载在变压器上的电压的积分，T1的新增磁通将随着母线电压的偏移向另一侧偏移发展，此偏移磁通叠加在周期磁通分量导致T1铁芯趋向饱和，从而使T1产生和应涌流。
图1
具体分析如下：当T1单独运行时，电源电压为：
从积分方程的角度进行分析，对上式两边在1个周期内进行积分得到：
因电源电动势是对称正弦波，故电压在一个周期内的积分为零，也就是方程左边等于零，因此变压器合闸回路总磁链在每个周期的增量为：
同理可以分析，当T1在运行，T2合闸时，得到T1,T2合闸回路总磁链在每个周期的增量为：
根据上式可知，并联运行的两台变压器的合闸磁链是相互影响的，它们通过系统侧电阻相互耦合，如果系统电阻等于0，那么两台变压器的微分方程是解耦的，就不会出现和应涌流的现象，但一般来讲，系统侧总是有电阻Rs的，因此不管是两台处于同一个变电站内的变压器还是在不同变电站内的变压器，和应涌流都有可能发生，只是程度不同而已。
现场变压器和应涌流分析
在2010年7月1日起机过程中，我厂正常运行方式如图2所示，#3发电机并网发电后，准备进行厂用电切换，此时#3主变110kV高压侧开关103在合位，#2高厂变110kV高压侧开关106在分位，准备合106开关时，#3发电机的负荷是28MW，合上106开关时，负荷从28MW波动至33MW，然后从33MW又返回到28MW。后来检查DCS曲线确定当时主汽调阀并没有出现未见波动的现象。调门没有波动，但是发电机的有功功率却发生了变化，并且是发生在同一母线上相邻变压器合闸的瞬间。通过故障录波器分析，在#2高厂变合闸的瞬间，#3主变产生了大量的直流分量和2次谐波，如图3所示。在变压器正常运行时，直流分量和2次谐波的含量是非常低的，产生谐波的原因真是由于同一母线上的变压器合闸使相邻变压器产生和应涌流，从图3可以看出电流直流分量最大值达到16.17 %，二次谐波含量最大达6.49%，由于#3发变组的功率测量装置并没有滤除谐波的功能，这些谐波叠加到基波上，导致我们看到功率采样向上波动又返回的原因，而汽轮机的实际出力其实是没有变化的。
和应涌流的危害及防范措施
3.1和应涌流对零序保护的影响及防范措施
运行中曾经发生过当系统中某台变压器空载合闸时，正在运行的变压器零序过流保护误动跳闸事故，因此必须正确计算各种系统运行方式下其它变压器空载合闸时在本变压器中性点流过的最大零序电流值，防止零序保护误动。运行变压器中性点经过间隙接地时，空投变压器和运行变压器之间的零序回路断开，可以在一定程度上减少励磁涌流的零序分量，和应涌流相对较小。如果两台变压器中性点都接地，将会为和应涌流提高零序通道，如图2所示，#3主变零序分量I01通过大地，流入#2高厂变，因此空载合闸前，联系调度短时停运运行变压器中性点，如果条件允许的话，还可将准备送电的变压器单独转移到一条母线，避免对其它变压器的影响。 3.2 和应涌流对差动保护的影响及防范措施
现有大型变压器多采用比率制动特性原理的差动保护，差动保护的最小动作电流一般整定为0.1~0.5倍变压器二次额定电流，定值整定的较小，空载合闸时和应涌流有可能超过变压器差动保护动作值，引起差动保护误动作，因此，在保证差动保护灵敏度的前提下适当整定变压器差动保护最小动作值，并抬高差动保护定值门槛，防止差动保护误动。
结束语
和应涌流的产生主要是因为系统电阻上的非周期电压导致公共点电压非周期偏移，导致两变压器的磁链相互影响。由于我厂主变压器都是采用零起升压的方式，很少对主变压器进行空载合闸，一般都是在厂用电快切倒闸操作的时候，才会出现对高厂变进行空载合闸的现象，但是从现场录波的情况看，和应涌流幅值并不大，也没有引起过差动保护和零序保护的误动，这主要也是因为高厂变的容量相对较小，在空载合闸大型变压器的时候，和应涌流的现象将会更加明显，本人关于和应涌流对与保护影响的分析还是很停留在表面的现象，主要原因在于缺乏现场保护误动波形以及对于和应涌流的认识缺乏更多的理论支持，作为电气二次工作者，在以后的工作中，要加强对和应涌流的认识，防止由于和应涌流误动跳闸的事故发生，保证设备的安全稳定运行。
[参 考 文 献]
[1]高春如. 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M]. 中国电力出版社，2006年
[2]王维俭. 电气主设备继电保护原理及应用[M]. 中国电力出版社，1998年
[3]林湘宁，刘沛. 变压器有载合闸的超饱和现象及对变压器差动保护的影响[M]. 中国电机工程学报，2002年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]变压器；和应涌流；差动保护；防范措施 ; 零序保护
Abstract: This article mainly introduces the phenomenon of working transformer due to adjacent transformer switch-on Sympathetic current , analysis the causes of transformer sympathetic current , discusses the effect to the transformer differential protection and zero sequence protection,finally , put forward the corresponding precautions.
Key words:transformer sympathetic current , differential protection , precautions
Zero-sequence protection
中圖分类号：TF762+.6文献标识码： A 文章编号：
引言
变压器是电力中最重要的设备之一，其运行状态直接关系到电力系统能否稳定，连续，高效地工作。任何含铁心的元件如变压器，电抗器在空载合闸后，由于磁链的不突变与铁心的饱和非线性特性的相互作用，会在励磁绕组中产生励磁涌流，有可能导致差动保护误动作，人们通过二次谐波制动，提高差动保护定值等方法来避免保护误动。近年来，出现了多起空投变压器导致相邻变压器差动保护和后备保护误动现象，该现象与变压器和应涌流有关。
本文通过对我厂在正常起机并网后，进行厂用电切换过程中，合高厂变开关时，汽机主变产生和应涌流的现象进行分析，讨论其对主变差动保护和零序保护可能产生的影响。
和应涌流产生的原因
以我厂机组正常运行方式为例，两台双绕组变压器并联运行时，其等值电路如图1所示。在图1中，变压器T1为已经正常运行的变压器，变压器T2空载投入，当开关QF合闸时，变压器T2中会产生励磁涌流i2,i2偏向于时间轴的一侧，含有大量的非周期分量，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的母线电源产生直流偏移，由于变压器的磁通是加载在变压器上的电压的积分，T1的新增磁通将随着母线电压的偏移向另一侧偏移发展，此偏移磁通叠加在周期磁通分量导致T1铁芯趋向饱和，从而使T1产生和应涌流。
图1
具体分析如下：当T1单独运行时，电源电压为：
从积分方程的角度进行分析，对上式两边在1个周期内进行积分得到：
因电源电动势是对称正弦波，故电压在一个周期内的积分为零，也就是方程左边等于零，因此变压器合闸回路总磁链在每个周期的增量为：
同理可以分析，当T1在运行，T2合闸时，得到T1,T2合闸回路总磁链在每个周期的增量为：
根据上式可知，并联运行的两台变压器的合闸磁链是相互影响的，它们通过系统侧电阻相互耦合，如果系统电阻等于0，那么两台变压器的微分方程是解耦的，就不会出现和应涌流的现象，但一般来讲，系统侧总是有电阻Rs的，因此不管是两台处于同一个变电站内的变压器还是在不同变电站内的变压器，和应涌流都有可能发生，只是程度不同而已。
现场变压器和应涌流分析
在2010年7月1日起机过程中，我厂正常运行方式如图2所示，#3发电机并网发电后，准备进行厂用电切换，此时#3主变110kV高压侧开关103在合位，#2高厂变110kV高压侧开关106在分位，准备合106开关时，#3发电机的负荷是28MW，合上106开关时，负荷从28MW波动至33MW，然后从33MW又返回到28MW。后来检查DCS曲线确定当时主汽调阀并没有出现未见波动的现象。调门没有波动，但是发电机的有功功率却发生了变化，并且是发生在同一母线上相邻变压器合闸的瞬间。通过故障录波器分析，在#2高厂变合闸的瞬间，#3主变产生了大量的直流分量和2次谐波，如图3所示。在变压器正常运行时，直流分量和2次谐波的含量是非常低的，产生谐波的原因真是由于同一母线上的变压器合闸使相邻变压器产生和应涌流，从图3可以看出电流直流分量最大值达到16.17 %，二次谐波含量最大达6.49%，由于#3发变组的功率测量装置并没有滤除谐波的功能，这些谐波叠加到基波上，导致我们看到功率采样向上波动又返回的原因，而汽轮机的实际出力其实是没有变化的。
和应涌流的危害及防范措施
3.1和应涌流对零序保护的影响及防范措施
运行中曾经发生过当系统中某台变压器空载合闸时，正在运行的变压器零序过流保护误动跳闸事故，因此必须正确计算各种系统运行方式下其它变压器空载合闸时在本变压器中性点流过的最大零序电流值，防止零序保护误动。运行变压器中性点经过间隙接地时，空投变压器和运行变压器之间的零序回路断开，可以在一定程度上减少励磁涌流的零序分量，和应涌流相对较小。如果两台变压器中性点都接地，将会为和应涌流提高零序通道，如图2所示，#3主变零序分量I01通过大地，流入#2高厂变，因此空载合闸前，联系调度短时停运运行变压器中性点，如果条件允许的话，还可将准备送电的变压器单独转移到一条母线，避免对其它变压器的影响。 3.2 和应涌流对差动保护的影响及防范措施
现有大型变压器多采用比率制动特性原理的差动保护，差动保护的最小动作电流一般整定为0.1~0.5倍变压器二次额定电流，定值整定的较小，空载合闸时和应涌流有可能超过变压器差动保护动作值，引起差动保护误动作，因此，在保证差动保护灵敏度的前提下适当整定变压器差动保护最小动作值，并抬高差动保护定值门槛，防止差动保护误动。
结束语
和应涌流的产生主要是因为系统电阻上的非周期电压导致公共点电压非周期偏移，导致两变压器的磁链相互影响。由于我厂主变压器都是采用零起升压的方式，很少对主变压器进行空载合闸，一般都是在厂用电快切倒闸操作的时候，才会出现对高厂变进行空载合闸的现象，但是从现场录波的情况看，和应涌流幅值并不大，也没有引起过差动保护和零序保护的误动，这主要也是因为高厂变的容量相对较小，在空载合闸大型变压器的时候，和应涌流的现象将会更加明显，本人关于和应涌流对与保护影响的分析还是很停留在表面的现象，主要原因在于缺乏现场保护误动波形以及对于和应涌流的认识缺乏更多的理论支持，作为电气二次工作者，在以后的工作中，要加强对和应涌流的认识，防止由于和应涌流误动跳闸的事故发生，保证设备的安全稳定运行。
[参 考 文 献]
[1]高春如. 大型发电机组继电保护整定计算与运行技术[M]. 中国电力出版社，2006年
[2]王维俭. 电气主设备继电保护原理及应用[M]. 中国电力出版社，1998年
[3]林湘宁，刘沛. 变压器有载合闸的超饱和现象及对变压器差动保护的影响[M]. 中国电机工程学报，2002年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。