如何限制岸上电力系统中的变压器过流

为什么一个未装载的变压器可以产生大电流

变压器芯磁通量与施加电压的积分有关。.

如果断路器在电压波形的不利点关闭，而同一方向上已存在剩余磁通量，变压器芯就会进入饱和状态。.

一旦核心磁化饱和，磁化阻抗就会下降，电流也会急剧上升。.

在瞬态衰减之前，电流波形可能会变得极不对称，并包含大量直流成分和谐波。.

这种状态与普通变压器磁化电流不同。.

它也不同于发动机启动电流或其他船只负载瞬变现象。.

因此，船用变压器即使副断路器仍未关闭且下游负载尚未转移至陆上电源的情况下，仍可能产生严重的瞬态电流。.

为什么转换式海底电缆需要特别关注

强大的配电网通常能够在无需出现重大电压干扰的情况下为大型短时变压器供电。.

岸电变频器的行为方式不同。.

其半导体器件、控制回路和保护功能在规定的电流和电压范围内工作。如果变压器的启动电流超过这些限制，转换器可能会进入电流限制，导致输出电压失真或在变压器成功启动之前发生故障。.

多次尝试失败也会增加热应力，并延缓船体的连接。.

因此，在选择和配置船舶变压器时必须加以考虑。 海洋频率转换器, 而不是只检查船只的持续运行负荷。.

项目参考：4,625 kVA V容量变压器发电

在SDACME参与的一项岸上供电项目中，船侧降压变压器额定功率为 4,625 kVA， V 转换比率为6.6 kV /450.

记录的项目状态显示，变压器磁化电流约为 电流值七次测定 在启动过程中。在这种情况下，如果变压器未经适当的缓解策略，直接启动，便可能导致常规的调速器失灵。.

这个值并不是通用的变压器设计参数。.

实际的瞬流强度和持续时间取决于变压器的构造、残留的磁芯磁通量、开关瞬间、源阻抗、连接电缆和系统阻抗以及启动方式。.

因此，工程问题并不在于转换器是否具备足够的额定V电流。.

真正的问题在于，完整的海岸供电系统能否在不超出变压器限制或引发不必要的保护操作的情况下为特定船舶供电。.

插入前阻抗测试

一种实际的缓解方法是在启动阶段将电阻器串联到变压器上。.

当断路器关闭时，变压器首先通过电阻器供电。.

额外的阻抗限制了初始电流，并减少了岸上电力转换器所看到的电干扰。.

在变压器被磁化并瞬态电流减小后，旁路接点会在电阻周围闭合，从而建立起正常的低阻抗电力路径。.

该电阻器的目的不是持续地承受船只的正常运行电流。.

其电阻、电流能力、能量容量和热功必须符合激活事件和允许的重复尝试次数。.

如果绕路动作发生得太晚，电阻器就会暴露在电流之下的时间会超过预期，从而导致电压下降和热应力的增加。.

如果旁路开关过早启动，变压器仍可能对转换器产生显著瞬态干扰。.

在SDACME参与的一项项目中，为实现该功能安装了专用过流抑制电阻柜。为了在短时启动期间提供更高的电流和热稳定性，选用不锈钢电阻元件。.

自动跳过需要更多比固定定时器的时间

仅靠固定的延迟并不总是能够成为有效的绕行策略。.

励磁条件可能会因变压器额定值、连接电压和船舶的电气布置而发生变化。.

在SDACME参与的项目中使用的一个岸上供电方案中，自动旁路控制必须兼顾这两者。 6/6.6 kVV 高压连接条件 还有 400/450 V 低压连接条件.

由于当时的情况存在差异，因此绕路解决方案的决定是以测量到的连接电流为依据，而非仅仅依赖于一个固定的定时器。.

在连接过程中，一台专用CT测量了电流。随后，信号通过信号转换器传递到PLC进行评估。.

控制逻辑包括：

• 当前评价
• 热量积累
• 反时间逻辑
• 基于电流和时间的决策逻辑
• 绕线接点控制

控制系统必须确定变压器是否按预期运行，以及是否可以安全地从电路中移除电阻器。.

需要验证的重要点包括：

• CT 比例和极性
• 当前测量精度
• 过流检测阈值
• 电阻器插入命令
• 规避条件
• 规避定时
• 未成功跳过
• 绕道后出现意外电流
• 热量积累
• 反复尝试充电
• 报警和故障响应
• 手动模式和维护模式

如果电阻器尚未恢复到可接受的温度状态，则应限制快速重复的能量充电。.

绕过定时机制是工程设计的一部分

电阻本身只是过流控制功能的一部分。.

错误的旁路定时会导致另一个故障模式的出现。.

如果旁路接触器关闭时间过晚，电阻器可能会长时间暴露在电流之下。.

如果旁路开关过早启动，剩余的变压器瞬态电流仍可能超过可接受的转换器电流。.

在其中一个项目中，延迟的电阻切换被视为存在重大故障风险，因为时序不对会导致电阻的热应力增加。.

因此，最终的切换时间进行了精细调整。 多场实地测试, 与控制逻辑和硬件调整相结合，而不是仅从一个固定的定时器值中选择。.

仅仅改变一个元素可能会导致问题变严重，而不是解决问题。.

实地操作事务，不仅涉及内阁测试

如果系统顺序错误，电阻柜在隔离模式下仍能正常工作，但仍无法解决整个船舶-变压器供电问题。.

在对低压船舶进行高压陆上连接时，在变压器启动之前就安装了电阻式过流抑制装置，并在启动过程完成后将其拆除。.

船只连接成功完成，抑制浪涌的装置也作为实际的海陆动力传输环节的一部分正常运行。.

这一结果的重要性并不在于要将每个配置都复制到每个项目中。.

这表明，减速方法必须作为整套变流器、开关装置和变压器启动过程的一部分进行验证，而不应将其视为单独的电阻柜功能。.

其他变压器过流抑制方法

插入前电阻并不是唯一可用的方法。.

控制开关

控制开关可以关闭电压波形上的选定点上的断路器，以减少变压器的饱和。.

其有效性取决于残留电流估计、断路器极点定时、电压测量和控制精度等因素。.

控制 V的电压积累

有些转换器拓扑结构允许将变压器电压逐渐提高，而不是一次性大幅提升。.

这是否可行取决于转换器的输出电路和连接的变压器。.

辅助预磁化

有些高功率系统在连接主电源之前可能会使用辅助电源或其他预磁化方法。.

变压器设计

变压器芯体的结构、磁通密度以及其他设计特征也会影响瞬流行为。.

因此，并非任何一项减排方法都应该自动适用于所有岸电项目。.

最终的选择取决于变压器的特性、转换器的拓扑结构、允许的启动时间、所需的自动化和维护要求。.

保护必须区分过载和故障

变压器启动时的高电流并不一定意味着变压器存在内部故障。.

然而，保护系统不能简单地忽略高电流。.

变压器差相保护和过电流保护可能对启动瞬态做出反应。根据保护结构的不同，可以利用谐波抑制、波形特征或时间协调来区分可接受的变压器启动浪和内部故障。.

转换器的保护也有类似的要求。.

该转换器必须能够承受批准的过电压瞬态，同时避免其半导体器件、直流连接器或其他电源组件受到不可接受的应力。.

因此，应结合更广泛的因素重新审视过流控制策略和保护设置。 岸电系统架构与组件.

变压器励磁电流也应该与功率流动问题（如 在从岸上转移到舰艇期间逆变电源.

测试完整能量化过程

应该验证完整的激活过程，而不只是电阻柜本身。.

V工厂认证

• CT信号采集
• PLC 输入的缩放
• 电阻器插入命令
• 绕线接点操作
• 锁扣
• 报警逻辑
• 异常的旁路情况
• 模拟电流和时间条件

如果具备合适的变压器和测试设备，则实物功率测试能提供比仅基于逻辑的仿真更强的证据。.

网站上线

调试站点非常重要，因为实际的船用变压器、岸上变流器、电缆路径、开关设备和控制程序随后将协同工作。.

有用的记录包括：

• 变压器励磁电流
• 当前波形
• V电压下降
• 转换器电流限制状态
• 转换器报警或故障
• 电阻器插入时间
• 规避时间
• 接点状态
• 热态
• 重复尝试之间的间隔

在其中一个项目中，在确定了操作设置之前，重复进行了实地测试，以优化最终的电阻切换时间。.

更广泛的工厂和现场验证流程已包含在我们的 岸电制造和FAT 指导。.

如果一个泊位可以容纳多个船型，那么应该重新评估相关变压器条件，而不是假设一种供电模式适合所有船型。.

常见变压器过流电流错误

1. 仅针对 Vessel 跑步负载尺寸
   当前最困难的瞬态可能发生在正常船载电力传输之前，即船舶上的变压器首次启动时。.
2. 将转换器过载能力和变压器过流能力视为同一要求
   变压器过流具有特定的峰值幅度、波形和衰减特性，必须将其与转换器电流限制和保护行为进行比较。.
3. 在没有 V经过验证的绕路策略的情况下安装电阻器
   如果电阻在电路中停留时间过长、过早被跳过，或者在没有充分的散热恢复的情况下反复通电，则会成为另一个故障点。.
4. 针对每个连接条件使用一个固定定时器
   不同的变压器和连接条件会产生不同的电流特性。在某个条件下已证明有效的定时值不应该自动复制到另一个条件下使用。.
5. 将一个 Vessel 设置复制到另一个变压器
   对一种变压器验证的设置不应自动适用于具有不同额定值、电压比、芯型设计或启动条件的不同变压器。.

用于过流评估的信息

初步的工程评估并不要求在第一天就具备所有变压器参数。.

目标是将变压器、转换器、减速器硬件、控制定时和保护功能作为一个整套的电源系统进行检修。.

常见问题解答