[发明专利]一种抑制大容量变压器空投励磁涌流的综合方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量和变压器控制保护领域，是一种大容量变压器空投励磁涌流的综合抑制实现方法。

背景技术

变压器进行空投合闸时，该变压器铁心将产生各种磁通，这些磁通主要是稳态磁通、偏磁和剩磁。稳态磁通的数值和电源电压有关；偏磁的大小和极性取决于给变压器施加电压瞬间的电源电压相位角，即合闸角；从图1看到的磁路饱和特性可以发现：当磁通势F为零时，磁通密度B并不为零，而是剩磁B_r。故剩磁的大小和极性主要取决于切断变压器电源时的相位角，即分闸角。

由于变压器经常要进行检修测试，之后必须空投合闸运行，但消磁等比较麻烦且并不精确，选择合适的相位合闸也需要非常精准的测量和动作系统，很多地方都采用“碰运气”式的直接空投合闸操作。随着变压器容量和电压等级的不断升高，空投合闸对系统的影响越来越大。其主要影响为：

a)含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；

b)含有大量的高次谐波分量，并以二次谐波为主；

c)励磁涌流波形出现间断角；

d)引发变压器的继电保护装置误动，使变压器的投运频频失败；

e)变压器出线短路故障切除时所产生的电压突增，诱发变压器保护误动，使变压器各侧负荷全部停电；

f)A电站一台变压器空载接入电源产生的励磁涌流，可能诱发邻近其他B电站、C电站等正在运行的变压器产生“和应涌流”而误跳闸，造成大面积停电；

g)数值很大的励磁涌流会导致变压器及断路器因电动力过大而受损；同时诱发操作过电压，损坏电气设备；

此外，我国的变压器保护发展较慢，很多情况下空投时保护会误动作，但从系统运行角度又必须采取空投，操作人员时常会面对很尴尬的情况。

因此采用一种改善大容量变压器空投励磁涌流的综合方法，对于系统运行非常重要，通过内部抑制和外部削弱的共同作用，降低空投合闸充电励磁涌流，保证系统的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制大容量变压器空投励磁涌流的综合方法，该方法能够抑制大容量变压器空投合闸时的励磁涌流，减少产生的二次谐波和其他非周期分类，减少保护误动作，保证大容量变压器空投合闸成功，维护系统的稳定运行。

本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)一般情况下，空投合闸的变压器都含有剩磁，剩磁越多产生的励磁涌流越大，如图5所示，因此条件允许的情况下我们要尽可能降低剩磁影响。首先是控制变压器分闸前尽可能切除掉所带负荷，将负荷转到其他变压器下，并在电源电压波形最大值的瞬间，将变压器从电网中切除。其次是消除剩磁，利用一个低于空投变压器额定电压的交流电源给变压器空载充电消磁，采用两两相消磁，先UV两相后VW两相，消磁的同时降低φ_m峰值，减少激磁电流。

(2)通过对网侧波形的时时测量，在考虑动作和传输延迟的情况下计算理想合闸角，采取分相合闸，抑制偏磁现象。由于偏磁φ_P为暂态正弦磁通，其相角落后电网电压相位φ90°，故在电压相位φ为90°和270°时投入即可控制偏磁φ_P最小。如果剩磁数据理想，可以通过计算控制合闸角，使得偏磁ψ_p反向抵消剩磁ψ_s。

(3)考虑到(2)中有些条件不一定能做到，提出一些补充措施。在合闸时串联内插接地电阻，承受不平衡励磁涌流。在三相变压器的中性点处连接一个接地电阻，以承受这种不平衡电流，从而使变压器的励磁涌流得以衰减，且这个接地电阻还可以减弱施加在变压器铁芯上的电压，阻止铁芯饱和。

(4)采用零起升压后并网，使得电压的变化更加平缓，缓解励磁涌流突增的情况。

(5)当变压器空载合闸时在变压器的输入端与电网间串联合闸电阻来限制冲击电流，达到稳定运行后再将该限流电阻切除掉或短路。合闸电阻不仅能降低励磁涌流的峰值，还能使励磁涌流很快衰减(因为涌流的时间常数T＝L₁/r₁)。

(6)增加PSS装置，每当区域内有大容量变压器空载投运时，都会给系统突加一个很大的无功负荷，造成U、P、Q等电参数发生较为剧烈的扰动，通过功率控制稳定变压器空投励磁涌流产生的扰动。

(7)差动保护会分不清励磁涌流和故障电流，接入速饱和变流器，用来阻止励磁涌流传递到差动继电器中，保证变压器空投成功。该步骤与(6)并不能抑制励磁涌流，但是能够减小励磁涌流的负面影响。