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摘要：励磁涌流的大小与变压器的剩磁和偏磁有着密切的联系，本文介绍了一种通过剩磁和偏磁相互抵消来抑制励磁涌流的方法，以及基于这一方法在浙江某发电厂的实际应用效果，为解决励磁涌流的问题提供了新的思路。
关键词：变压器; 励磁涌流;偏磁;剩磁
前言
变压器进行全电压充电时,在其绕组中产生的暂态电流称为励磁涌流。空投变压器时，当变压器铁芯出现饱和时，其绕组的电抗大幅下降，进而形成很大的励磁电流。励磁涌流数值较大时，可能造成保护装置误动作,电网电压出现骤降和骤升，设备出现机械损伤，磁化电流互感器，降低其测量精度等问题。在应对励磁涌流的策略上通常有两种：一种是根据励磁涌流的特征，利用物理的或数学的方法进行分析识别，在变压器接入电源时对继电保护装置进行闭锁，以“躲避”励磁涌流；另一种是限制励磁涌流幅值。通过控制变压器开关合闸时的电压相位角，使其不产生偏磁，从而避免变压器磁路出现饱和。或者改变变压器合闸时的阻抗，限制其最大值的幅值。
1 基于偏磁与剩磁互克的励磁涌流抑制技术
1.1 变压器空投时磁通情况
变压器空载投入时，当一次侧与电源接通时，按电源U1的表达式（式1）可以推出变压器中磁通变化的表达式如式2所示[1]。
式1：
若式中剩磁与偏磁极性一致，变压器在合闸相位不利的情况下，磁通就很可能达到2倍以上稳态磁通量，以致磁路饱和，出现大额励磁涌流。若能实现偏磁与剩磁极性相反，甚至之和趋于零，就可以实现磁路不饱和，达到抑制励磁涌流的目的。剩磁与变压器分合闸的相位相关，而偏磁与变压器合闸的相位相关，若能控制好这两个相位，抑制励磁涌流也就得以实现。
1.2 剩磁与偏磁互克
变压器的剩磁，在不进行消磁的情况下，磁路中的剩磁不会衰减消失，也不会发生性质上的改变。只有铁芯受到高于材料居里点的高温作用后，剩磁才会发生变化，而这个温度一般是不会出现的[2]。根据磁链守恒，变压器正常分闸后的剩磁通等于分闸时刻的稳态磁通。待再次合闸时，若其电磁环境及物理环境没有剧烈变化，其磁通仍可认为是数值相近，极性一致，即：Φr≈Φ分。根据磁链守恒，变压器合闸时的偏磁与稳态磁通极性相反，数值相等，即ΦP=-Φ合。若能实现变压器分闸与合闸时的磁通相等，那么就可以实现剩磁与偏磁极性相反，数值接近，二者之和很小。
在变压器磁路中，稳态磁通的变化与励磁电流的变化呈现出周期对应关系。若合闸和分闸都在相同的电压相位角，那么其对应的磁通相位也是基本一致。分、合闸时虽励磁电压幅值略有不同，但我们仍可以认为是接近的。也就是说，只要控制分合闸时的相位一致，我们就可以实现偏磁与剩磁之和很小。
1.3 容错分析
实际工程应用中，开关的分合闸时间、传感器精度、机械装置、环境等因素都会影响控制的准确性，要完全做到分、合闸相位一致，几乎不可能。而基于偏磁与剩磁互克的励磁涌流技术在实际应用中，只要控制偏磁和剩磁极性相反就可以达到目的，即使合闸角与分闸角出现比较大的误差，只要偏磁与剩磁极性不相同，变压器磁路一般就不会出现饱和。
一个磁通周期内，磁通一半为正，一半为负，要控制二者极性相反，则最大允许的误差可以达到半个周期10毫秒的时间。下文所介绍电厂的开关分（合）闸时间偏差已达到2毫秒以内，对于本项技术来说，已经可以达到很好的抑制效果了。
2 实际应用
2.1 系统概况
山东某电厂电气主接线为500kV系统出线2回，主变进线2回，采用户内一台半断路器接线，构成两个完整串，500kV配电装置的设备配置采用SF6全封闭组合电器（GIS）。主变为535/27kV的3×380 MVA三相组YNd11变压器。每台变压器装有一台SID-3YL微机涌流抑制器。
2.2 应用情况
该厂变压器开关在不带电测试时，开关平均合闸时间为74.2毫秒，平均分闸时间为17毫秒。在带电测试时，开关实际合闸时间约为94.6毫秒，分闸时间约为44.7毫秒（含信号时间）。开关的控制方式采用三相联动，电源侧和受控侧电压信号均只引入A相电压。控制方式选择为直接控制方式，即分、合角度均设置为A相90°（默认正弦波，相应的B相为210°，C相为-30°）。
图1为该厂的一次变压器空载后分闸录波图，图2为之后的空载投入录波图，从图中可以看出，变压器分、合闸相位均在预设的A相90°附近，主变冲击电流很小。如图2所示，最大电流为C相，一次侧电流781A(有效值)，相当于主变额定电流的0.64倍，励磁涌流控制效果较为理想。自该装置投运至今，该厂从未出现过因励磁涌流导致继电保护动作的情况。
3 结束语
基于偏磁与剩磁互克的励磁涌流抑制技术具有控制方法简单，设备适用性广，应用方便，投资不高等特点，在励磁涌流治理上也提供了一种新的思路，通过主动控制涌流幅值来削弱其对设备的影响和危害，值得在行业内推广。
参考文献：
[1]叶念国，励磁涌流抑制原理及涌流抑制器的应用，《电力自动化设备》,2012年第6期
[2]寇海荣，王新中，史明彪，变压器直流电阻试验后剩磁影响及对策，《山西电力》，2011年第3期
论文作者:石忠
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/13
标签：剩磁论文; 变压器论文; 励磁论文; 相位论文; 磁路论文; 极性论文; 抑制论文; 《电力设备》2016年第14期论文;