[发明专利]一种能够消除励磁涌流的电力变压器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种能够消除励磁涌流的电力变压器，涉及电气领域，主要是为了消除传统变压器的励磁涌流现象；该变压器包括变压器主体；所述变压器主体集成有高压绕组和低压绕组；所述变压器主体还集成有电子变换器和辅助绕组，所述电子变换器包括用于实现AC/DC变换的变换器A和用于实现DC/AC变换的变换器B；所述变换器A与辅助绕组电性连接，变换器B与低压绕组电性连接。本发明基于充退磁理论通过辅助绕组连接电子变换器对变压器本体励磁涌流现象进行治理，通过对铁芯的充磁和退磁操作实现变压器本体的铁芯稳定或零畸变的要求。省去外置开关以及剩磁测量等环节，且磁场调制将不受断路器开、合闸时间的约束。

技术领域

本发明涉及电气领域，具体是一种能够消除励磁涌流的电力变压器及其使用方法。

背景技术

变压器励磁涌流是指变压器全电压充电时，当投入前铁芯中的剩余磁通与变压器投入时的工作电压所产生的磁通方向相同时，因总磁通量远远超过铁芯的饱和磁通量而在其绕组中产生的暂态电流。变压器励磁涌流的特点是：涌流大小随变压器投入时电网的电压相角、变压器铁芯剩余磁通和电源系统阻抗等因素有关，最大涌流出现在变压器投入时电压经过零点瞬间（该时刻磁通为峰值）；且涌流中含有直流分量和高次谐波分量，并随时间衰减，衰减时间取决于回路的电阻和电抗，一般大容量变压器约为5~10s，小容量变压器约为0.2s左右。

在变电站、大型厂区、发电厂由于变压器铁芯偏磁和剩磁的作用导致其磁状态发生畸变，诱发了多起变压器运行异常、相邻发电机差动保护和后备保护误动的事件。给电厂、电网和用户带来巨大的影响，甚至引起整个厂区完全失电、机组与系统解列等事故屡见不鲜。

对于电力系统中出现的励磁涌流现象，目前国内外学者提出了多种治理的办法。主要包括在①合闸回路串联电抗器、②内插电阻法、③投切变压器时进行分相等操作来限制涌流幅值和稳定电压的暂态过程；还有④通过改变变压器一、二次绕组的分布法削弱励磁涌流的办法。有文献提出由晶闸管串联阀组构成的电力电子开关、通过控制合闸角，实现切换时电压过零点开通；还有提出一种基于合闸电压幅值控制的变压器励磁涌流抑制方案；山东大学王洋对变压器铁芯剩磁状态的预测进行了研究，提出了一种变压器铁芯剩磁预测方法，为剩磁测量提供了相应的参考依据。国外学者Diksha Ahire提出一种带有模糊逻辑控制器的电压跌落快速调节装置来缓解电力变压器励磁涌流，可以很好地补偿电压下降和减少励磁涌流的发生；在多负荷变压器切换过程中，Mehrdad Rostami研究团队提出了Pow（point-on-wave）控制策略，在假设铁芯剩磁为零的基础上，确定了最佳合闸时刻并控制断路器在三相各自的电压峰值处合闸来抑制励磁涌流。但这种控制策略明显的缺点是要求铁芯剩磁必须为零，由于实际断路器的开断过程是随机的，剩磁恰好为零的机会较少，限制该方法大规模应用的关键在于难以准确获得铁芯剩磁参数。

目前，在众多治理办法中，应对励磁涌流带来的变压器磁状态变化最有效的措施为选相合闸这项技术。主要是通过控制断路器在特定电压、电流时刻进行开关动作，使电磁暂态问题带来的影响降低到最低。大量的研究证明任何公司和制造厂家，以励磁涌流波形特征为依据防止空投时的误动措施，均不能保证变压器差动保护100%不误动，差别仅是误动次数的多少。

综上所述新形势下电力变压器稳定运行也面临着新的挑战和威胁，对于励磁涌流引起变压器无法正常工作的问题由于缺乏行之有效的应对措施，长期以来人们不得已采取了各种“躲”、“避”涌流的方法。同时，由于励磁涌流的特性导致大多数人认为变压器励磁涌流无法彻底抑制或消除，还存在着一些亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除励磁涌流的电力变压器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：