[发明专利]一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法

说明书

技术领域

本发明属于变压器的励磁涌流抑制技术领域，具体涉及一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法。 

背景技术

电力变压器是电力系统中极其重要的电气主设备,它是否能正常工作直接关系到电力系统的连续稳定运行，如果变压器由于故障造成损坏,检修难度大、检修周期长、不但影响电力系统的正常运行,甚至会造成不可估量的经济损失和社会影响。变压器在空载投入时或外部故障切除后电压恢复时,会在变压器电压突变的一侧产生数值很大的电流,这就是励磁涌流。励磁涌流可能造成继电保护误动作，污染电网,恶化电能质量，诱发和应涌流,干扰邻近运行变压器，导致变压器及断路器因电动力过大受损，诱发操作过电压,损坏电器设备等后果，因此必须采取措施抑制变压器的励磁涌流,从而减少励磁涌流带来的种种破坏性后果。 

目前抑制变压器励磁涌流的方法主要分为以下两类：1)从内部进行控制。即从变压器铁芯的励磁原理出发，通过改变变压器的内部结构以达到削减励磁涌流的目的，例如改变变压器原、副边绕组的分布法等。2)从外部进行控制。即在变压器外部采取一些补救措施以削减励磁涌流，例如在变压器的低压侧加装电容器法、软启动法和选相合闸技术等。 

(1)改变变压器原、副边绕组的分布法 

该法从本质上着手，通过改变变压器原边或次边线圈绕组的分布，以减小 暂态或涌流时的等效电感来抑制励磁涌流。但由于这种方法需要改变变压器的结构，这将会带来其它的问题，如是否会使变压器的绝缘变坏或影响变压器的稳态运行等等，使其发展具有一定的局限性。 

(2)变压器低压侧并联电容器法 

该法通过在变压器低压侧并联适当大小的电容，使得变压器在空载合闸时发生并联谐振，励磁阻抗趋于无穷大，进而抑制励磁涌流。该方法的缺点在于对电容器电容值的选取，电容值过大或过小均不能满足要求。电容值过大，会使变压器与电容器组合成的系统谐振频率降低，从而使变压器难以被激磁；电容值过小，会无法满足削弱励磁涌流的需要。同时该种方法需要对变压器的励磁特性进行精确模拟，而在实际工程中，要得到一个真实的变压器励磁特性是比较困难的。 

(3)软启动法 

该法利用继电器的开关性能将三个交流继电器串接于变压器的三相线路上，通过调节继电器导通角的大小来改变固体继电器的开通度，从而改变输出电压的大小，达到减小励磁涌流，控制变压器平稳起动的目的。此方法通需要设置两个参数：起始电压倍数K和起动周期数N。这两个参数的选取原则没有一个确定的量化计算方法，在具体选取时只能根据变压器参数做粗略的估计取值。这样的方法在实际运用中，其抑制效果往往不是最佳的。 

(4)选相合闸技术 

选相合闸技术是随着开关技术的发展而提出的一种新型电力设备的关合手段，也是有效抑制电力系统操作过电压和涌流以及全面提高电能质量的关键技术。选相合闸技术抑制励磁涌流的原理是控制断路器动静触头在系统电压或电流波形的指定相位角时刻进行开关关合，使合闸时刻的铁芯合磁通接近稳态工作磁 通，铁芯磁通不致过饱和，从而削弱励磁涌流。该法从励磁涌流产生的根本原因一一铁芯磁通过饱和的角度入手，可以有效削弱励磁涌流。作为新型主流研究方向，该方法对提高电力系统运行稳定性和经济性意义深远，且应用前景广阔。将该法应用于抑制变压器空载合闸励磁涌流的关键在于选择最佳的合闸相位角，本发明结合断路器熄弧特性，机械特性等，给出了一种选择最佳合闸相位角的方法，该方法可以很好的抑制变压器空载合闸产生的励磁涌流。 

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法，利用功率因数角确定分闸时刻电压相位角进而估算剩磁，同时结合选相位关合技术，选择最佳目标相角对变压器进行关合，防止变压器铁芯过饱和，从而从根本上抑制励磁涌流的产生。 

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是: 

一种抑制变压器空载合闸励磁涌流的方法，测量变压器分闸时刻功率因数角作为选择最佳合闸相位角的依据，考虑断路器的机械特性确定最佳目标相位角对变压器进行空载合闸操作； 

所述测量变压器分闸时刻功率因数角，具体包括如下步骤: 

步骤1:采集变压器原边绕组电压U及电流I，经电压变换形成回路变换电压，再经5OHz带通滤波器，输出原边绕组电压变换电压U₁、原边绕组电流变换电压U₂；