摘要：伴随着高压电网的快速发展，我国电网结构有了很大变化，电网互连对电力系统运行提出了严格要求。变压器作为高压交直流输电系统核心设备，变压器投切操作成为电网运行常见现象。结合变压器铁芯饱和特点，空载合闸、区外故障后切除时会出现不稳定、高谐波的励磁涌流，影响着系统运行。对此，怎样抑制大容量交流变压器励磁涌流成为主要研究内容。
关键词：大容量交流变压器；励磁涌流；抑制措施；方法分析
现阶段，常见抑制励磁涌流的方法有选相合闸、串电阻合闸、改变剩磁，但是这些方法都存在一定不足。对此，本文立足于电网发展需求，对大容量变压器励磁涌流展开分析，制定抑制措施，保证交直流混联电网与系统运行稳定。
一、励磁涌流特点与影响因素
（一）故障切除后恢复性涌流机理
恢复性涌流指的是变压器出现故障问题后，故障切除后变压器电压由低至高到运行电压，电压上升的暂态时，变压器发生饱和出现较大励磁涌流。变压器故障切除后电压恢复过程被认为与变压器空载合闸过程相同，事实上变压器故障切除后的电磁暂态过程有自身的特征。
（二）高压变压器与电磁暂态仿真模型
高压变压器为单相、油浸、无励磁调压耦变压器，其结构为主体变压器与调压补偿变压器。其中，主体变压器为单相、油浸式自耦变压器为单相五柱式、四柱式铁芯组成。调压补偿变压器组成为油箱的中压中性点无励磁调压变压器及低压补偿变压器组成。
电磁暂态仿真模型有着不同形式的铁芯与非线性、频率相关的特征。结合变压器复杂性特点与原理，提出了优化电磁暂态模型，例如：频率特性、铁芯磁饱和，现阶段已经在仿真软件中得到实现。通常状态下，变压器模型可以分为线圈与铁芯，线圈是线性材料组成的、铁芯材料为非线性，二者具有频率关联性。因为研究的变压器模型不一，因而需要注意方法也有着明显差异，例如：铁芯在铁磁谐振仿真中有着重要作用，但是在负载与短路计算中经常被忽视。
（三）系统短路容量与和应涌流影响因素
系统抗组对变压器励磁涌流水平也有着重要影响，当电压源恒定时，结合电压和磁链间有着密切联系，回路总磁链不变，系统等值电抗发生变化，回路总电感发生变化。所以，给励磁涌流幅值带来影响。合闸角影响：1000kV线长为5km，500km线长50km，特高压变压器额定容量3000MVA，变压器高压侧母线三相短路电流为63kA环境下，对两台特高压变压器并联状态，研究一台变压器空载带电对另一台变压器空载合闸过程中，各系统短路容量对带电变压器和应涌流影响状态。在不考虑变压器剩磁下，合闸角由0°在90°范围中，合闸变压器励磁涌流、已经投运变压器与应流、两台主变500kV侧的总电流幅值为下降状态。和应涌流最高峰值由1.04kA降低到0.75kA，由13kV降低到0，电压基波有效参数最低参数在合闸后10ms内。
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二、大容量交流变压器励磁涌流及其抑制措施
（一）变压器铁芯消磁
该项技术指的是通过有关设备消除铁芯内剩磁，让铁芯磁畴重新恢复至混乱状态，优化磁通路径提升变压器试验精准性。现阶段，常见消磁有直流消磁与交流消磁。直流消磁是对变压器绕组施加直流电流且变换极性，施加电流为上一次的10%，直至达到5mA。在改变电流极性前对变压器放电，利用直流消磁减小变压器铁芯磁滞回线的面积。当面积达到要求表示消磁成功。交流消磁指的是：变压器高压侧中性点接地且空载，通过空载加压形式在变压器低压侧施加交流电压，当电压提高到30%电压后将电压降低到0V。在达到0V后，重新提高30%额定电压，循环几次后空载励磁电流每次将会有显著降低。变压器铁芯消磁技术简单、无需先掌握变压器剩磁状态、成本投入少，适合应用在新设备运行和维修工作中。
（二）断路器加装合闸电阻
加装合闸电阻对抑制变压器励磁涌流有着一定效果。首先，在断路器两侧附加并联电阻与辅助触头，让合闸分为两个阶段。其次，辅助触头闭合，接入并联电阻；待一段时间后主断路器闭合，短路并联电阻，辅助触头断开，合闸变压器完成。不仅能够所借鉴涌流幅值，并且受电阻阻尼影响可以加速振荡时的衰减，具有抑制励磁涌流效果。实践证明，应用合闸电阻抑制涌流幅值与暂态过程可以抑制励磁涌流的幅值状态，不过效果较差，并且经济投入较高且复杂，合闸电阻短接口的二次冲击问题仍然存在。延长合闸电阻接入时间方法还需要在断路器设备研发中应结合合闸电阻能耗、操作结构等状态综合考量。
（三）断路器选相合闸
该种方法是合闸电抗器足与并联电容器成本投入较少的方法，适合应用在减少合闸涌流与操作过电压中。伴随着科学技术的进步与生产研发水平的提高，其应用范围也逐渐扩大，在空载输电线路和空载变压器合闸中也得到了广泛应用。现阶段，变压器剩磁的选相合闸分为同步合闸和延迟合闸。其中，同步合闸指的是：控制断路器让变压器三相绕组的一相为0，其他两相剩磁相等、方向相反，维持剩磁幅值较高。此时，则需要选择同步合闸方法。延迟合闸指的是：若可以掌握变压器三相内某一相的剩磁，则适合选择延迟合闸方法。
结语：
现如今，国内外研究出了不同种抑制励磁涌流技术方法，但都存在一定不足，有待进一步完善，制定新的抑制方法成为当务之急。对大容量变压器励磁涌流特点分析制定抑制措施，对稳定交直流混联电网与系统运行有着重要作用。立足于电网发展，对大容量变压器励磁涌流特点研究，为高压电网安全运行与优化发展提供了技术支持。笔者分别从：励磁涌流特点与影响因素、抑制措施两方面展开分析，希望对大容量变压器励磁涌流抑制起到帮助性作用。
参考文献：
[1]毛昱良.简论直流偏磁对变压器的影响及治理方法[J].科技与企业,2015（19）.
[2]邹国平,姚晖,何文林,孙翔,吴尊东,汪卫国.溪洛渡—浙西±800kV特高压直流输电工程受端电网直流偏磁治理[J].高电压技术,2016（02）.
[3]文习山,郭婷婷,何智强,杨琪,鲁海亮.直流偏磁相关问题研究综述[J].高压电器,2016（06）.
[4]陆佳政,朱思国,李波,张红先,谭艳军,朱远.STATCOM对直流融冰整流变压器直流偏磁的影响及抑制方法[J/OL].高电压技术,2016(05).
论文作者:李常亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：变压器论文; 励磁论文; 剩磁论文; 抑制论文; 电压论文; 电阻论文; 方法论文; 《电力设备》2018年第22期论文;