勵(lì)磁涌流抑制原理及涌流抑制器的應(yīng)用

1、1勵(lì)磁涌流抑制原理及涌流抑制器的應(yīng)用勵(lì)磁涌流抑制原理及涌流抑制器的應(yīng)用葉念國(guó)（深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司.廣東省深圳市.518033）[摘要摘要]變壓器勵(lì)磁涌流對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的威脅眾所周知，由其引發(fā)的電網(wǎng)電壓驟降、諧波污染、操作過(guò)電壓、和應(yīng)涌流、保護(hù)誤動(dòng)等，一直是人們極為關(guān)注的問(wèn)題。但是由于更多地使用“識(shí)別”涌流的對(duì)策，均因涌流形式的多變性，使得“識(shí)別”正確率難以提高。如果變“識(shí)別”為“抑制”則是解決問(wèn)題的根本出路，采取變壓器在外施

2、電壓驟增時(shí)控制磁路不飽和能有效地抑制甚至消除勵(lì)磁涌流，這是本文闡述的主題。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]勵(lì)磁涌流磁路飽和剩磁偏磁0引言變壓器是一個(gè)由若干經(jīng)磁路耦合的繞組的集合體，每個(gè)繞組本質(zhì)上是一個(gè)電感，其電感值受磁路鐵心飽和程度影響，當(dāng)磁路飽和時(shí)電感值大幅下降，電感值下降就意味著電抗下降，勵(lì)磁電流隨之增加。當(dāng)變壓器任一繞組感受到外施電壓突增時(shí)，基于磁鏈?zhǔn)睾愣?，該繞組將立既產(chǎn)生一個(gè)抵御外加磁通“突襲”的反磁通，如果這一稱之為“偏磁”的反磁通和原來(lái)磁

3、路中的剩磁極性相同，則可能導(dǎo)致磁路飽和，進(jìn)而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。如偏磁和剩磁極性相反，則磁路不會(huì)飽和，勵(lì)磁涌流將不會(huì)出現(xiàn)，也就是說(shuō)被抑制了。理論證明變壓器磁路極性和數(shù)值與斷開(kāi)電源時(shí)的分閘相位角有關(guān)，偏磁的極性和數(shù)值則與施加電源時(shí)的合閘相位角有關(guān)。因此，通過(guò)獲取分閘角的數(shù)值來(lái)決定下次合閘時(shí)合閘角的方法，就完全可以做到電壓驟增時(shí)勵(lì)磁涌流的極性和數(shù)值可控，既可以讓它很大，也可以讓它消失。多年來(lái)人們采用數(shù)學(xué)和物理方法來(lái)識(shí)別勵(lì)磁涌流與故障電流的特

4、征差異，以減少勵(lì)磁涌流產(chǎn)生繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)的概率，但一直無(wú)法徹底解決問(wèn)題，甚至以延長(zhǎng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、降低保護(hù)靈敏度及犧牲可靠性為代價(jià)。顯然，在理論上人們不可能對(duì)千變?nèi)f化的勵(lì)磁涌流都正確識(shí)別，也就是說(shuō)“識(shí)別”并不是萬(wàn)全之策。采取消除勵(lì)磁涌流的方法可稱得上是“上策”。1勵(lì)磁涌流的成因11偏磁的成因偏磁的成因磁鏈?zhǔn)睾愣桑ɡ愦味桑┦侨魏坞姼芯€圈都要遵循的定律，即變壓器任一側(cè)繞組感受電壓驟增（如空投充電、出線故障切除等）瞬間，磁路中的磁鏈將維持

5、不變。如圖11，設(shè)N1、N2為初次級(jí)繞組的匝數(shù)、Φ為與初級(jí)繞組交鏈的總磁通（包括主磁通和漏磁通）、U1為初級(jí)電壓、i1為初級(jí)電流，次級(jí)開(kāi)路?？蓪?xiě)出初級(jí)繞組的電壓方程312如何測(cè)定剩磁如何測(cè)定剩磁任何鐵磁材料在去掉外施的磁勢(shì)后都會(huì)留有剩磁，剩磁的數(shù)值及極性取決于切斷磁勢(shì)瞬間的磁通數(shù)值及極性。當(dāng)然，剩磁的大小還與鐵磁材料的特性有關(guān)。圖13是鐵磁材料的磁滯回線，從曲線中不僅看到磁路的飽和特性，還可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)磁勢(shì)H為零時(shí)，磁通密度B并不為零，而是

6、還有一個(gè)值Br，這就是剩磁。要去除剩磁Br（或Br）必須在反向施加磁勢(shì)達(dá)Hc(或Hc)時(shí)才能使B為零。我們不難看到，當(dāng)給變壓器繞組施加交流電壓時(shí)，由于電壓極性正負(fù)交變，因此，磁路中的磁通極性也是在磁滯回線上來(lái)回變化。如果在1、2象限時(shí)去除磁勢(shì)，則剩磁為正或零，在3、4象限時(shí)則剩磁為負(fù)或?yàn)榱?。所以通過(guò)掌握斷開(kāi)交流電源的相位角即可確定剩磁的極性和大致的數(shù)值。13產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的條件產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的條件前已述及當(dāng)磁路進(jìn)入飽和狀態(tài)時(shí)由于變壓器繞組的

7、電抗急劇下降，進(jìn)而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。因此，在鐵心中的各種磁通合成值超過(guò)磁路的飽和磁通就是產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的條件。這些磁通是指穩(wěn)態(tài)磁通、偏磁和剩磁。飽和磁通是設(shè)計(jì)變壓器時(shí)確定的，它取決于鐵心材料的磁導(dǎo)率、磁路截面及磁路長(zhǎng)度等因素。穩(wěn)態(tài)磁通的數(shù)值和電源電壓有關(guān)，偏磁的大小和極性取決于給變壓器施加電壓瞬間的電源電壓相位角，即合閘角，剩磁的大小和極性則取決于切斷變壓器電源時(shí)的相位角，即分閘角。如果根據(jù)前次的分閘角選擇合適的合閘角，使偏磁與剩磁極性

8、相反，鐵心不飽和就沒(méi)有勵(lì)磁涌流，如鐵心輕度飽和，則勵(lì)磁涌流很小，當(dāng)然，如果選擇合閘角不當(dāng)，使偏磁與剩磁疊加導(dǎo)致鐵心飽和，則將產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。所以，人們?cè)诓皇褂萌魏问侄螌?duì)變壓器進(jìn)行空投操作時(shí)是否會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流？涌流是大是小？是正是負(fù)？完全取決于合閘角與分閘角的配合，這就靠“運(yùn)氣”了，“運(yùn)氣”不好，偏磁與剩磁相加，涌流就出來(lái)了?！斑\(yùn)氣”好，偏磁抵消剩磁，涌流就沒(méi)有。因此，現(xiàn)在對(duì)變壓器保護(hù)的檢驗(yàn)使用連續(xù)空投五次看是否會(huì)誤動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)，這顯然是