[发明专利]一种变压器励磁涌流抑制与剩磁的消除方法

说明书

本发明涉及一种变压器励磁涌流抑制与剩磁的消除方法，属于电力系统应用研究技术领域。技术方案是：根据变压器铁心参数及其伏安特性，建立变压器数据模型,得到磁滞回线，分闸与合闸时分别采集波形数据。变压器主动断电时，控制相位角分闸，消除剩磁，再次合闸时产生无剩磁影响的励磁涌流，即使不控制合闸相位角，励磁涌流也会得到一定的抑制。变压器被动断电，采集分闸时刻电压电流波形及相位，估算剩磁，再合闸时，考虑剩磁影响，控制合闸相位角，抑制励磁涌流。本发明的积极效果：通过计算机控制技术和电磁计算仿真技术，抑制合闸励磁涌流，分闸消除了变压器剩磁，有利于提高现场变压器运行的安全性，提高电力系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种变压器励磁涌流抑制与剩磁的消除方法，属于电力系统应用研究技术领域。

背景技术

变压器是电力系统的关键设备，其绕组中的励磁电流和铁心磁通的关系由磁化特性所决定，铁心越饱和，励磁电流就愈大。

合闸瞬间电压为最大值时，由于在交流电路中，磁通Φ总是超前电压U90°相位角，则磁通的瞬间值正好为零，即在铁心里一开始就建立了稳态磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。合闸瞬间电压为零值时，铁心中所建立的磁通为最大值(－Φm)。由于铁心中的磁通不能突变，在铁心中就出现一个非周期分量的磁通Φfz，其幅值为Φm。铁心里的总磁通Φ应看成两个磁通相加而成。由于磁通是双标量，铁心中合闸瞬间磁通为2Φm，合闸时铁心中的剩磁Φ₀会使磁通Φ变得更大。实际运行中可达到2.7倍的Φm。励磁涌流比变压器的空载电流大100倍左右，在不考虑绕组电阻的情况下，电流的峰值出现于合闸后经过半周的瞬间。

剩磁会叠加产生更大的励磁涌流，除了对变压器本身造成破坏，也会使电力系统供电质量变差，甚至引发系统安全事故。所以如何评估和消除变压器剩磁、抑制励磁涌流对于变压器的安全运行至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器励磁涌流抑制与剩磁的消除方法，用于估算和消除变压器的剩磁，避免变压器空载合闸时产生的励磁涌流，稳定电力系统的运行，解决背景技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：

本发明基于同一构思，包含两种技术方案，分别为变压器剩磁消除方法和变压器励磁涌流抑制方法，两种方法均采用IGBT与断路器组成的复合开关及其控制系统来控制分闸相位角，发出相应指令来达到消除变压器剩磁和抑制变压器励磁涌流的目的。

一种变压器剩磁消除方法,采用主动方式控制变压器断电时，控制相位角分闸，消除剩磁，再次合闸时产生无剩磁影响的励磁涌流，即使不控制合闸相位角，励磁涌流也会得到一定的抑制，采用IGBT与断路器组成复合开关及其控制系统控制分闸相位角，包含如下步骤：

步骤1，在分闸前采集变压器电压电流波形数据，上位机设定分闸相位角，并下传给CPU控制板；

步骤2，上位机根据数据库和评估系统计算出分闸相位角，并通过串口通信向CPU控制板发出；

步骤3，CPU控制板根据上位机发出的分闸相位角，依据电压过零点时刻，计算出交流接触器断开时刻以及IGBT开通时刻；

步骤4，CPU控制板先发出关断交流接触器的指令；此时复合开关中的交流接触器为开通状态，IGBT为关断状态。

步骤5，在交流接触器关断过程完成时刻前5ms，CPU控制板发出IGBT开通指令，让IGBT维持电流，避免由于交流接触器断开时间的不确定性造成的电流提前中断；

步骤6，待交流接触器断开后，控制IGBT按照分闸相位角断开，达到消除剩磁的目的。

一种变压器励磁涌流抑制方法，当变压器因自身原因被动断电时，CPU控制板采集分闸时刻电压电流波形及相位，估算剩磁，再合闸时，考虑剩磁影响，控制合闸相位角，抑制励磁涌流，采用IGBT与断路器组成复合开关及其控制系统，控制合闸相位角，包含如下步骤：

步骤1，CPU控制板记录分闸时刻的相位，采集变压器电压电流波形数据，上传给上位机；