涌流抑制技術(shù)

經(jīng)常使用的勵(lì)磁涌流判斷方法大部分都是參照所獲得的變壓器勵(lì)磁涌流內(nèi)部的特點(diǎn)等去規(guī)劃和判斷勵(lì)磁涌流以及短路電流。如圖1所示，這一方法的錯(cuò)誤判斷比率相對(duì)較大，在對(duì)勵(lì)磁涌流進(jìn)行處理、協(xié)調(diào)過(guò)程中通常也是短暫性地關(guān)閉保護(hù)設(shè)施，預(yù)防其保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)的情況?；谝陨戏治隹梢钥闯霰仨毑扇∮行Х椒▉?lái)減少勵(lì)磁涌流的出現(xiàn)。

根據(jù)上面的細(xì)致全面探究，可以把功率耗費(fèi)思想同變壓器磁通的分析二者聯(lián)系起來(lái)，拿出一個(gè)全新的勵(lì)磁涌流判斷策略，也就是電力系統(tǒng)與磁通二者的直流分量進(jìn)行比較、分析，設(shè)△P是差瞬間有功功率，也是變壓器所耗費(fèi)的功率。而△Po則代表其直流分量。這其中展現(xiàn)了變壓器所損耗的有效值，在兩者相互對(duì)比之下形成一類(lèi)全新的、科學(xué)的勵(lì)磁涌流判斷方法。

當(dāng)變壓器處于常規(guī)工作狀態(tài)時(shí)，差瞬時(shí)有功功率的直流分量小，變壓器磁通量處于短缺狀態(tài)，勵(lì)磁涌流內(nèi)部也沒(méi)有很大的直流分量。變壓器一旦出現(xiàn)勵(lì)磁涌流，其磁通則更為飽滿(mǎn)，其中會(huì)出現(xiàn)大量電流，并失去了平衡，此時(shí)與常規(guī)情況相比，變壓器耗費(fèi)了更多的有功功率，然而磁通內(nèi)部的直流分量卻很多。變壓器內(nèi)部一旦出現(xiàn)帶有故障問(wèn)題的電流，勵(lì)磁系統(tǒng)的壓降會(huì)受到控制，那么勵(lì)磁不會(huì)產(chǎn)生很大的電流，磁通無(wú)法走向飽滿(mǎn)狀態(tài)。

經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人士的研究探索，現(xiàn)已將變壓器上裝上封閉保護(hù)裝置，來(lái)預(yù)防其運(yùn)行失誤，減少不利情況出現(xiàn)，然而其中的勵(lì)磁涌流是一大問(wèn)題，會(huì)形成對(duì)變壓器的極大威脅，所以，必須對(duì)勵(lì)磁涌流加以控制，使勵(lì)磁涌流能夠消失。整體看來(lái)勵(lì)磁涌流的控制方法有下面幾個(gè)：

(1)串聯(lián)電阻，控制直流分量，同時(shí)促進(jìn)勵(lì)磁涌流的衰減。

這一方法的思想相對(duì)簡(jiǎn)單，也相對(duì)容易運(yùn)轉(zhuǎn)、執(zhí)行。然而，這種方法往往會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，與變壓器有關(guān)的一些保護(hù)以及其他自動(dòng)化設(shè)備就要進(jìn)行新一輪的調(diào)整，同時(shí)，串聯(lián)在電路中的電阻也會(huì)承擔(dān)更高的電壓以及溫度。

(2)控制變壓器的運(yùn)行工作點(diǎn)，這樣就能夠控制直流磁通所帶來(lái)的不良危害。這種情況下不必對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變化，而這種方法的缺點(diǎn)在于效果不佳，難以科學(xué)地使用變壓器容量。

在此處選擇反極性補(bǔ)償策略，直接針對(duì)磁通內(nèi)部的直流分量?？梢栽谒矔r(shí)間提高變壓器接地中性點(diǎn)電壓，由此去抵消變壓器的勵(lì)磁涌流。科學(xué)解析研究變壓器中所通過(guò)電波的頻譜，獲得勵(lì)磁涌流的數(shù)量規(guī)模，通過(guò)這種方法來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電源。使用具體的補(bǔ)償方法后所獲得的電流波形與變壓器磁通如圖2、圖3所示：多路測(cè)量器被使用去檢測(cè)、衡量變壓器，其中包括其一次側(cè)電壓量、電流量，也包括其磁通量大小。將其用在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)工作中，磁通量很難被立刻測(cè)出，通過(guò)積分來(lái)得到一個(gè)相對(duì)精準(zhǔn)的鐵心磁通量，進(jìn)而探究出勵(lì)磁涌流量。

電源電壓最初的相位為零，在0. 04秒時(shí)閉合電源，仔細(xì)檢查、觀測(cè)0. 3秒時(shí)間內(nèi)的電流以及磁通涌流量。這時(shí)候變壓器就會(huì)處于高度飽和狀態(tài)，對(duì)應(yīng)就會(huì)有很多勵(lì)磁涌流呈現(xiàn)出來(lái)，要想有效控制這些涌流，有效的方法就是鏈接一個(gè)能夠被控制的比較規(guī)范的電壓源，將其接在變壓器中性點(diǎn)，這一電壓源的極性同勵(lì)磁涌流擁有不同的方向，對(duì)電流值內(nèi)部的直流分量含量以比例的形式進(jìn)行調(diào)控。這樣就能夠在非常短的時(shí)間范圍內(nèi)提高變壓器接地一側(cè)的電位，把勵(lì)磁涌流控制到尚未飽和的狀態(tài)，這時(shí)候勵(lì)磁涌流也就不會(huì)對(duì)變壓器造成威脅，電流中的直流分量也就會(huì)逐漸減少，直到消失。被控制的電壓源也不會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償電壓，變壓器就不會(huì)受到過(guò)多的勵(lì)磁涌流的干擾。

(3)選相位關(guān)合法

結(jié)合影響變壓器勵(lì)磁涌流的多個(gè)因素進(jìn)行分析能夠推測(cè)出:開(kāi)關(guān)閉合時(shí)的初相角會(huì)帶來(lái)很大影響，可以從三相合閘的時(shí)間入手進(jìn)行調(diào)控，也就是通過(guò)控制其初相角來(lái)減少勵(lì)磁涌流，這不免為非常具有積極作用的策略，具的合閘方法有以下幾種：

第一，快速合閘法

這種方法就是當(dāng)一相相位角達(dá)到九十度時(shí)先把開(kāi)關(guān)閉合，其他的兩相相位當(dāng)達(dá)到25%以后再合閘。如果三相繞組內(nèi)沒(méi)有任何余磁，A相處于最佳時(shí)期，也就是說(shuō)當(dāng)相位角達(dá)到九十度時(shí)可以先閉合閘門(mén)，這樣就能夠確保A變壓器內(nèi)部出現(xiàn)最少量的勵(lì)磁涌流，則B，C相內(nèi)部能夠出現(xiàn)很大的感應(yīng)磁通。這時(shí)候，BC這兩相開(kāi)關(guān)則相位當(dāng)達(dá)到25%以后再閉合，由此可以確保BC中的勵(lì)磁涌流被科學(xué)合理控制，以此減少了勵(lì)磁涌流的出現(xiàn)，這種方法適合用在當(dāng)三相中余磁為0時(shí)，或者當(dāng)三相各自調(diào)控合閘的狀況。

第二，推遲合閘法

這種方法是憑借鐵芯磁通平衡方法，在單相閉合開(kāi)關(guān)，憑借這一過(guò)程中所出現(xiàn)的非周期分量來(lái)抵制余下的磁涌流。2100433B

在影響變壓器差動(dòng)保護(hù)出線(xiàn)不平衡電流的眾多因素當(dāng)中，以變壓器空載合閘或外部故障切除所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流最為嚴(yán)重。其表現(xiàn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是勵(lì)磁涌流只存在于變壓器的電源側(cè)，而負(fù)載側(cè)由于開(kāi)路沒(méi)有電流流過(guò)，另一方面是勵(lì)磁涌流的大小可以達(dá)到變壓器額定電流的幾倍甚至是幾十倍。如果不能正確識(shí)別或者抑制勵(lì)磁涌流，其流入差動(dòng)保護(hù)回路后就將會(huì)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。除了產(chǎn)生誤動(dòng)對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)造成不利影響以外，勵(lì)磁涌流還有可能對(duì)差動(dòng)保護(hù)造成拒動(dòng)或延緩動(dòng)作的情況。比如，當(dāng)變壓器發(fā)生匝間短路，或者高壓側(cè)經(jīng)高阻接地的單相短路，雖然這兩種情況也屬于變壓器內(nèi)部短路故障，但是由于流入變壓器差動(dòng)保護(hù)回路中的不平衡電流較小，差動(dòng)保護(hù)將會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)或者延遲動(dòng)作。

變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理是基于電感線(xiàn)圈遵循磁鏈?zhǔn)睾愣?，即與電感線(xiàn)圈交鏈的磁通不能突變。由于磁通在相位上滯后電壓90度，因此在變壓器內(nèi)部無(wú)剩余磁通時(shí)，選擇在電壓峰值，磁通為零時(shí)合閘將有效避免涌流的產(chǎn)生；而在變壓器內(nèi)部有剩余磁通時(shí)，若能得知剩磁的極性和數(shù)值，那么在預(yù)期的磁通等于剩余磁通的瞬間合閘，也將有效抑制涌流的產(chǎn)生，因而在必須考慮變壓器內(nèi)部有剩磁的情況下，抑制涌流的最佳策略就是用涌流抑制器同時(shí)對(duì)分閘合閘進(jìn)行控制。

有圖為三相電源合閘角等于分閘角時(shí)三相Φs、Φr、Φp的時(shí)序圖，它明晰地描述了通過(guò)三相聯(lián)動(dòng)斷路器實(shí)現(xiàn)三相勵(lì)磁涌流的抑制原理。顯然，合閘后Φs、Φr、Φp三者合成不會(huì)導(dǎo)致磁路飽和。

由于抑制勵(lì)磁涌流只要感應(yīng)磁通和剩磁極性相反即可，并不要求完全抵消，因而當(dāng)合閘角相對(duì)前次分閘角有較大偏差時(shí)，只要感應(yīng)磁通不與剩磁出現(xiàn)相加，磁路一般就不會(huì)飽和，這就大大降低了對(duì)斷路器操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間的精度要求，為這一技術(shù)的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。有時(shí)磁路的剩磁可能很小，甚至接近于零，這樣就不可能出現(xiàn)磁路飽和，因僅僅只有偏磁作用不足以導(dǎo)致磁路飽和，它的最大值只為Φm，而Φsat肯定大于Φm。根據(jù)分閘角α’選擇合適的合閘角α，使合閘瞬間的偏磁Φp與原來(lái)磁路中的剩磁Φr極性相反，并不是寄希望這兩個(gè)磁通相抵消使磁路不致飽和。而是當(dāng)Φp與Φr極性相反時(shí)，緊接著穩(wěn)態(tài)磁通Φs的加入必將使合成磁通不越出飽和磁通值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制。

引發(fā)變壓器的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，使變壓器的投運(yùn)頻頻失??；

變壓器出線(xiàn)短路故障切除時(shí)所產(chǎn)生的電壓突增，誘發(fā)變壓器產(chǎn)生涌流導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，使變壓器各側(cè)負(fù)荷全部停電；

A電站一臺(tái)變壓器空載接入電源產(chǎn)生的原始勵(lì)磁涌流，誘發(fā)電網(wǎng)內(nèi)鄰近其他B電站、C電站等正在運(yùn)行的變壓器產(chǎn)生“和應(yīng)涌流”(sympathetic inrush)而誤跳閘，造成大面積停電；

數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流會(huì)導(dǎo)致變壓器及斷路器因電動(dòng)力過(guò)大受損；

誘發(fā)操作過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備；

勵(lì)磁涌流中的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路被過(guò)度磁化而大幅降低測(cè)量精度和繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率；

勵(lì)磁涌流中的大量諧波對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成嚴(yán)重的污染。

造成電網(wǎng)電壓驟升或驟降，影響其他電氣設(shè)備正常工作。

電力系統(tǒng)中的涌流是一種持續(xù)時(shí)間很短的電流，由于涌流值需要與穩(wěn)定電流相比較才有意義，因此通常不用涌流的電流值來(lái)描述涌流，而是用倍數(shù)來(lái)描述涌流，所謂涌流倍數(shù)就是涌流與穩(wěn)定電流的比值。由于涌流是一種持續(xù)時(shí)間很短的電流，因此沒(méi)有有效值的概念，只有瞬時(shí)值的概念，因此準(zhǔn)確地講，涌流倍數(shù)就是涌流峰值與穩(wěn)定電流峰值的比值?？梢杂糜苛鳈z測(cè)儀來(lái)檢測(cè)涌流的數(shù)值。2100433B