激磁與偏磁講解

1、目錄抑制勵(lì)磁涌流的新對(duì)策偏磁與剩磁互克 1并聯(lián)運(yùn)行變壓器按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷自動(dòng)投退控制裝置 11快速無(wú)擾動(dòng)備用電源替續(xù)控制系統(tǒng)快切及備自投的最優(yōu)組合 16從一次電網(wǎng)解體事故看輸電線路配置同期裝置的迫切性 23從一次發(fā)電機(jī)非同期合閘看傳統(tǒng)快切裝置的設(shè)計(jì)及使用錯(cuò)誤 29交流電動(dòng)機(jī)雙向并網(wǎng)控制器的應(yīng)用 33公司新地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天濟(jì)大廈 F4.8 棟 7A郵 編： 5180402007年 11月E-mail: sziddWebSite: 抑制勵(lì)磁涌流的新對(duì)策偏磁與剩磁互克葉念國(guó)（深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司，廣東深圳 518033 ） 摘要 ： 變壓器勵(lì)磁涌流不僅導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動(dòng)，由其衍生的

2、電網(wǎng)電壓驟降、諧波污染、和應(yīng)涌流等都給電力系統(tǒng)運(yùn)行， 帶來(lái)不可低估的負(fù)面影響。 數(shù)十年來(lái)人們通過(guò)識(shí)別勵(lì)磁涌流特征的方法來(lái)減少繼電保護(hù)的誤動(dòng)率， 但并未獲得良好的回報(bào) 誤動(dòng)率仍居高不下。 至于對(duì)電壓驟降、 諧波污染、 和應(yīng)涌流等的消除更一籌莫展。究其原因是人們認(rèn)為勵(lì)磁涌流的出現(xiàn)不 可抗拒，只能采用“識(shí)別”的對(duì)策，即“躲”的對(duì)策。其實(shí)，換個(gè)思路“抑制” ，是完全可以實(shí)現(xiàn)的，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 了。關(guān)鍵詞 ：勵(lì)磁涌流；磁路飽和；涌流抑制器0 引言電力系統(tǒng)中經(jīng)常因操作引起突發(fā)性的涌流，例如空投變壓器，空投電抗器、空投電容器、空投長(zhǎng)距離 輸電線，歸納起來(lái)涌流實(shí)質(zhì)上是在儲(chǔ)能元件（電感或電容）上突然加壓引發(fā)暫態(tài)過(guò)

3、程的物理現(xiàn)象，涌流是 電力系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常遇到且危害甚大的強(qiáng)干擾。 數(shù)十年來(lái)人們?yōu)榇烁冻隽藰O大的精力， 但并未能徹底解決， 特別是空投變壓器或電抗器時(shí)的勵(lì)磁涌流，一直是采取“躲”的策略，即在勵(lì)磁涌流已經(jīng)出現(xiàn)的前提下， 用物理和數(shù)學(xué)方法進(jìn)行特征識(shí)別，以防止勵(lì)磁涌流導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)，而勵(lì)磁涌流引起的其他危害 則只能任其肆虐。本文則從“抑制” 勵(lì)磁涌流的基點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)新型的涌流抑制器，其對(duì)電感性 涌流和電容性涌流都能有效抑制，下面重點(diǎn)闡述勵(lì)磁涌流的抑制原理。該抑制器已產(chǎn)品化，并已在數(shù)十 座發(fā)電廠及變電站中投入運(yùn)行。1 勵(lì)磁涌流的危害性1.1 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

4、?。?.2 變壓器出線短路故障切除時(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；1.3 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；1.4 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；1.5 誘發(fā)操作過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備；1.6 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；1.7 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。WebSite: E-

5、mail: szidd1.8 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。數(shù)十年來(lái)人們對(duì)勵(lì)磁涌流采取的對(duì)策是 “躲”，但由于勵(lì)磁涌流形態(tài)及特征的多樣性， 通過(guò)數(shù)學(xué)或物 理方法對(duì)其特征識(shí)別的準(zhǔn)確性難以提高，以致在這一領(lǐng)域里勵(lì)磁涌流的危害已成為歷史性難題。2 勵(lì)磁涌流的成因抑制器的重要特點(diǎn)是對(duì)勵(lì)磁涌流采取的策略不是“躲避” ，而是“抑制” 。理論及實(shí)踐證明勵(lì)磁涌流 是可以抑制乃至消滅的，因產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的根源是在變壓器任一側(cè)繞組感受到外施電壓驟增時(shí)，基于磁 鏈?zhǔn)睾愣ɡ?，該繞組在磁路中將產(chǎn)生單極性的偏磁以抵制磁鏈突變，如偏磁極性恰好和變壓器原來(lái)的剩 磁極性相同時(shí)，就可能因偏磁與剩磁和穩(wěn)態(tài)磁通疊加

6、而導(dǎo)致磁路飽和，從而大幅度降低變壓器繞組的勵(lì) 磁電抗，進(jìn)而誘發(fā)數(shù)值可觀的勵(lì)磁涌流。由于偏磁的極性及數(shù)值是可以通過(guò)選擇外施電壓合閘相位角進(jìn) 行控制的，因此，如果能掌握變壓器上次斷電時(shí)磁路中的剩磁極性，就完全可以通過(guò)控制變壓器空投時(shí) 電源電壓的合閘相位角，實(shí)現(xiàn)讓偏磁與剩磁極性相反，從而消除產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的土壤磁路飽和，實(shí) 現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制。長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為無(wú)法測(cè)量變壓器的剩磁極性及數(shù)值，因而不得不放棄利用偏磁與剩磁相克的想 法。從而在應(yīng)對(duì)勵(lì)磁涌流的策略上出現(xiàn)了兩條并不十分奏效的道路，一條路是通過(guò)控制變壓器空投電源 時(shí)的電壓合閘相位角，使其不產(chǎn)生偏磁，從而避免空投電源時(shí)磁路出現(xiàn)飽和；另一條路是利用

7、物理的或 數(shù)學(xué)的方法針對(duì)勵(lì)磁涌流的特征進(jìn)行識(shí)別， 以期在變壓器空投電源時(shí)閉鎖繼電保護(hù)裝置， 即前述 “躲避” 的策略。這兩條路都有其致命的問(wèn)題，因捕捉不產(chǎn)生偏磁的電源電壓合閘角只有兩個(gè)，即正弦電壓的兩 個(gè)峰值點(diǎn) （ 90和 270），如果偏離了這兩點(diǎn)， 偏磁就會(huì)出現(xiàn)， 這就要求控制合閘環(huán)節(jié)的所有機(jī)構(gòu) （包 括斷路器）要有精確、穩(wěn)定的動(dòng)作時(shí)間，如動(dòng)作時(shí)間漂移 1 毫秒，合閘相位角就將產(chǎn)生 18的誤差（對(duì) 頻率為 50Hz 而言）。此外，由于三相電壓的峰值并不是同時(shí)到來(lái)，而是相互相差120，為了完全消除三相勵(lì)磁涌流，必須斷路器三相分時(shí)分相合閘才能實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)前的電力操作規(guī)程禁止這種會(huì)導(dǎo)致非全相 運(yùn)行

8、惡果的分時(shí)分相操作，何況大量 110KV及以下電壓的斷路器在結(jié)構(gòu)上根本無(wú)法分相操作。圖2-1 變壓器示意圖用物理和數(shù)學(xué)方法識(shí)別勵(lì)磁涌流的難度相當(dāng) 大，因?yàn)閯?lì)磁涌流的特征和很多因素有關(guān)，例如合 閘相位角、變壓器的電磁參數(shù)等。大量學(xué)者和工程 技術(shù)人員通過(guò)幾十年的不懈努力仍不能找到有效的 方法，因其具有很高的難度，也就是說(shuō)“躲避”的 策略困難重重，這一策略的另一致命弱點(diǎn)是容忍勵(lì) 磁涌流出現(xiàn)，它對(duì)電網(wǎng)的污染及電器設(shè)備的破壞性 依舊存在。加之為了求解涌流識(shí)別數(shù)學(xué)方程，不得WebSite: E-mail: szidd不使繼電保護(hù)動(dòng)作延時(shí)加長(zhǎng)、動(dòng)作定值提高，加劇了對(duì)變壓器的危害。圖 2-1 為一單相變壓器結(jié)

9、構(gòu)圖，可寫出空載時(shí)初級(jí)繞組的電壓方程 dU 1 i1R1 N11 1 dt(2.1)式中 N1、R1 分別為初級(jí)繞組的匝數(shù)及電阻， 為其交鏈的總磁通，2.1 )可改寫為dUmCos( t ) i1R1 N 1 (2.2) dt式中 為 t=0 時(shí) U1 的初相角，可將 i1用磁通 來(lái)表述，因 i1 N 11 1L1，其中 L1 為初級(jí)繞組的自感，故式( 2.2 )可改寫為UmCos( t ) N1 R1N1dL1 dt(2.3)考慮到電阻 R1很小 ，即 N1 R1 很小，從而可視 L1近似為常數(shù)，故式( L12.3 )可視為常線性微分方程，其具有如下解析解：Cos( t ) Ae L1t (

10、 N1)2 (N1 RL1)由式 (2.4) 可以看出變壓器初級(jí)繞組加上電源后在磁路中的總磁通Umsp(2.4)有兩個(gè)分量，即穩(wěn)態(tài)磁通s 和暫態(tài)磁通 p(又稱偏磁) ， 為初級(jí)繞組阻抗角。式 (2.4) 中Um項(xiàng)為常數(shù)，2R1 2( N1)2 (N1 1)L1定義為穩(wěn)態(tài)磁通幅值 m，A為暫態(tài)磁通 p 的幅值。式(2.4) 可改寫為：mCos( t)A 可由合閘時(shí)( t=0 )的初始條件確定，即 磁 r, r 的取值可為正值，也可為負(fù)值，故冠以 rmCos() AA rmCos()阻抗角 tg 1 L1中因 R1 0，故 90R1A rmSin將 A 代入式 (2.5) 得(2.5)t=0 前后

11、瞬間磁通 +0和 -0 相等，且均為磁路中的原?！碧?hào)。將t=0 及 = r 代入式 (2.5) 得(2.6)，式 (2.6) 可寫成mSin( t) ( rmSin )式 (2.7) 表達(dá)了在初級(jí)電壓 U1 的相位角為(2.7)時(shí)給變壓器加上電壓 U1 的瞬間變壓器磁路中的磁通組成，WebSite: E-mail: szidd第一項(xiàng) mSin（ t ） 是與電壓 U1對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)磁通分量 s ；第二項(xiàng) r是變壓器在前次斷電時(shí)留下的剩磁，其極性和數(shù)值由斷電瞬間磁路所處磁滯回線工作點(diǎn)的部位決定；第三項(xiàng) 磁鏈?zhǔn)睾愣傻种粕想娝查g產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)磁通s 的偏磁 p， p 的初始值與極性相反， p將按時(shí)間常數(shù)R1

12、 衰減。L1mSin是基于t=0 時(shí) s 的瞬時(shí)值相等，但式 （2.7） 的前一項(xiàng)為總磁通的穩(wěn)態(tài)分量 s ，后一項(xiàng)為暫態(tài)分量即偏磁p，由式（2.7） 不難看出， 當(dāng)電源電壓 U1 在初相角 =90或 =270時(shí)合閘，偏磁為R1tp ( rmSin )e L1r m而在 =0 或 =180時(shí)合閘，偏磁為(2.8)pr(2.9)由此可知變壓器空載上電時(shí)電源電壓 U1 不同的初相角 ，所產(chǎn)生的偏磁 p 極性及數(shù)值也不同，再與剩磁 r 及s 疊加， 有可能使磁路的總磁通 超過(guò)變壓器設(shè)計(jì)的飽和磁通 sat ，導(dǎo)致磁路飽和，初級(jí)繞組電抗急劇下降，進(jìn)而產(chǎn)生很大峰值的勵(lì)磁涌流I inr 。圖 2-2 為電壓

13、U 空投合閘角圖 鐵磁 材 料的 磁 滯回 線2-2 偏磁的情況下，如剩磁=0時(shí)的磁通變化曲線， 圖中 s 為穩(wěn)態(tài)磁通， 為s 和p 合成的總磁通（計(jì)及剩磁 r）， sat 為變壓器飽和磁通。對(duì)于無(wú)損變壓器 （R1=0）偏磁p 不會(huì)衰L1 減，對(duì)于有損變壓器（ R10） p 按時(shí)間常數(shù)1 衰減，如圖R1所示。從圖 2-2 中可看出在電壓相位角在 1 至2 區(qū)間總磁通 大于飽和磁通 sat ，磁路飽和， 因而產(chǎn)生勵(lì)磁涌流 I inr ，I inr 具有 間斷性。對(duì)于無(wú)損變壓器 和 I inr 是關(guān)于 t 的偶對(duì)稱波形，而在 Iinr =0的間斷角區(qū)間 則是關(guān)于2 的偶對(duì)稱波 形。對(duì)于有損變壓器則

14、 與 Iinr 將不再有對(duì)稱關(guān)系。總磁通由剩磁、偏磁（暫態(tài)磁通）及穩(wěn)態(tài)磁通三者組成。不難看出在圖WebSite: E-mail: szidd為正，則總磁通曲線向上平移，即磁路更易飽和，勵(lì)磁涌流幅值會(huì)更大。如剩磁為負(fù)，則勵(lì)磁涌流將被 抑制。隨著偏磁 p的衰減，總磁通 將逐步與穩(wěn)態(tài)磁通 s 重合，變壓器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。圖 2-3 是鐵磁材料的磁滯回線， 它描述在磁路的勵(lì)磁線圈上施加交流電壓時(shí)， 磁勢(shì) H 也相應(yīng)的從 -Hc 到 Hc 之間變化，由 H 產(chǎn)生的磁通 （或磁通密度 B=/S ）將在磁滯回線上作相應(yīng)的變化。如果H在回線上的某點(diǎn)突然電流 I 減到零，則 B將隨即落到對(duì)應(yīng) B軸的某點(diǎn)上，該點(diǎn)所

15、對(duì)應(yīng)的 B 值即為剩磁 Br?？?以看出剩磁的數(shù)值和極性與切斷勵(lì)磁電流的相位角有關(guān)， 如果在 B=f（H） 曲線第、 象限切斷勵(lì)磁電流 （即 H=0）則剩磁為正或零，在、象限切斷勵(lì)磁電流，則剩磁為負(fù)或零。3 勵(lì)磁涌流的抑制方法變壓器在正常帶電工作時(shí)磁路不飽和，磁路中的主磁通波形與外施電源電壓的波形基本相同，即是正弦波。磁路中的磁通滯后電源電壓 90，因此可以通過(guò)監(jiān)測(cè)電源電壓波形實(shí)現(xiàn)對(duì)磁通波形的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而獲取在電源電壓斷 電時(shí)剩磁的極性。變壓器空投上電時(shí)產(chǎn)生的 偏磁p 也一樣，因偏磁電源電壓上電時(shí)的初相角在、象限區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的偏磁極性為負(fù)，而初相角在、象限區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的偏磁極性為正。顯然，剩磁極性可

16、知，偏磁極 性可控，只要空投電源時(shí)使偏磁與剩磁 極性相反， 再與穩(wěn)態(tài)磁通 s 共同作用， 涌流即受到抑制。圖3-1 為單相變壓器初級(jí)電壓 u、穩(wěn)態(tài) 磁通 s、偏磁 p、剩磁 r 、合成磁通 與合閘角 及分閘角 的關(guān)系曲線 圖, 變壓器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)磁通 s滯后 電源電壓 u 90 ，如圖 3-1 中曲線及曲 線所示。圖 3-1 中的曲線為合閘瞬間 （即t=0 時(shí)）偏磁的極性及數(shù)值與 的關(guān) sat- 飽和磁通 p- 偏磁r- 剩磁u- 初級(jí)電壓 - 合成磁通satsmsat p1分閘1u圖3-1 變壓器初級(jí)電壓 u、穩(wěn)態(tài)磁通s、剩磁 r、偏磁 p、合成磁通 與分閘角和合閘角的關(guān)系曲線圖 - 分閘

17、角u合閘1s- 穩(wěn)態(tài)磁通 - 合閘角合閘2r1系曲線，可以看出變壓器在合閘角 空載上電時(shí)所產(chǎn)生的偏磁 p，與相同穩(wěn)態(tài)磁通 s的瞬時(shí)值大小相 等、 極性相反。 p1和 p2為對(duì)應(yīng)合閘 1的 M點(diǎn)和合閘 2的 N點(diǎn)的偏磁， 其最大值可達(dá)穩(wěn)態(tài)磁通 s的峰值 m， 而剩磁 r 幅值與磁路材料的特性有關(guān)。不難看出在電壓u的某初相角 分閘，和在與 相同的初相角合閘所產(chǎn)生的偏磁和剩磁的極性正好相反，也就是說(shuō)通過(guò)分閘時(shí)監(jiān)測(cè)電源電壓的分閘角 ，并將 保存下來(lái)，在下次空投變壓器時(shí)選擇在合閘角等于或接近 時(shí)加上電源，偏磁就可與剩磁反向，再加WebSite: E-mail: szidd上穩(wěn)態(tài)磁通 s它們的合成磁通 將

18、小于飽和磁通 sat ，因變壓器設(shè)計(jì)的飽和磁通一般都大于穩(wěn)態(tài)磁通 峰值 m，磁路因而不會(huì)飽和，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制。對(duì)于三相變壓器也一樣，由于三相電源電壓在斷路器三相聯(lián)動(dòng)切除時(shí)所得到的三相分閘相角A、 B、 C各相差 120 ， 三 相 剩 磁 極 性 也因三相 各相 差120 而不同 ，而在三相聯(lián)動(dòng)合閘時(shí)三相的合閘初相角A、B、C也是相差 120，三分閘UA SA合閘b rB rB rAUC rArC pCk pAt相偏磁極性也各不相同，這樣就自然實(shí)現(xiàn)了變壓器三相磁路中的偏磁和剩磁都是互克的，從而避免了一定 要斷路器分相分時(shí)操作才能抑制勵(lì)磁涌流的苛求，也就是說(shuō)三相聯(lián)動(dòng)斷路器也支持對(duì)三相

19、涌流的抑制，這 是這一抑制技術(shù)最重要的特征。 SBUC、 UB 、UC三相電壓 、SA、SB、SC三相穩(wěn)態(tài)磁通動(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s、r、p 三者合成不會(huì)導(dǎo)致磁路飽和。由于抑制勵(lì)磁涌流只要偏磁和 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)，只要偏磁不與剩 磁相加，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 m，而sat 肯定大于 m。根據(jù)分閘角 選

20、擇合適的合閘角 ，使合閘瞬間的偏磁rC pAo =- rA + KA pBo = rB - KB pCo =-rC + KCrA、rB、 rC三相電源分閘后剩磁， pA、 pB、 pC三相合閘后偏磁圖3-2 三相電壓合閘角等于分閘角時(shí) S、r、 p 時(shí)序圖圖 3-2 為三相電源合閘角等于分閘角時(shí)三相 s、r、p 的時(shí)序圖，它明晰地描述了通過(guò)三相聯(lián)WebSite: E-mail: sziddp與原來(lái)磁路中的剩磁 r 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)p與r 極性相反時(shí)，緊接著穩(wěn)態(tài)磁通s 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。圖 3-3 選錄了四

21、條變壓器勵(lì)磁涌流實(shí)測(cè) I inr 與分閘角和合閘角的關(guān)系曲線，可以看到，在合閘 角為 90或 270 時(shí)，空投變壓器的勵(lì)磁涌流與變壓器的前次分閘角無(wú)關(guān)，且都為零。原因是在變 壓器初級(jí)電壓過(guò)峰值時(shí)上電不產(chǎn)生偏磁，不論變壓器原來(lái)是否有剩磁都不會(huì)使磁路飽和。當(dāng)然，如果使 用三相聯(lián)動(dòng)斷路器是不可能做到三相的偏磁都為零。而當(dāng)合閘角為 0或 180時(shí)則空投變壓器的勵(lì)磁涌流與前次分閘角 密切相關(guān)，當(dāng)與 相近（大約相差在 60內(nèi)）時(shí)勵(lì)磁涌流被抑制， 此后與偏離越大，勵(lì)磁涌流也越大。由此可以看到如斷路器的合閘時(shí)間漂移在 3ms 時(shí)對(duì)涌流的 抑制基本無(wú)影響。當(dāng)今的真空斷路器和SF6斷路器的分、合閘時(shí)間漂移都在1m

22、s之內(nèi)，完全可以精確實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制。這一特征為涌流抑制提供了寬松的實(shí)施條件，它不同于目前國(guó)外流行的“ Point-on-wave controller 、Circuit breaker phase synchronizing device 、Switchsync controller 、 CB watcher-monitoring and synchro等產(chǎn)品，要求精確地捕捉到電壓峰值點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)生偏磁，稍有誤差就會(huì)有較大的勵(lì)磁涌流，為此，他們對(duì)溫度、氣壓、油壓、操作電壓等影響斷路器的合閘時(shí)間的因 素都要進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，使電路復(fù)雜化。而本文所述的用偏磁與剩磁互克（或反向）的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌

23、 流的最大限度抑制，并不要求偏磁與剩磁完全抵消，只要它們極性相反即可，這也正是為什么可以在合 閘角對(duì)分閘角偏差在 60范圍內(nèi)漂移時(shí)都能很好實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的良好抑制，對(duì)斷路器合閘時(shí) 間的變化有良好的兼容性。電源TVUA UB UC圖4-1 控制原理框圖應(yīng)該指出，變壓器斷電后留在三相磁路中的剩磁在正常情況下是不會(huì)衰減消失的， 更不會(huì)改變極性。 只有在變壓器鐵心受到高于材料居里點(diǎn)的高溫作用后剩磁才會(huì)衰減或消失，但一般的電站現(xiàn)場(chǎng)不會(huì)出現(xiàn) 這種情況。退一步講，剩磁消失是件好事，它降低了引起磁路飽和的概率，和降低了磁路的飽和度。此 外，考慮到斷路器的主觸頭在合閘和分閘過(guò)程中均會(huì)出現(xiàn)預(yù)擊穿和拉弧現(xiàn)象，因此在

24、確定分閘角和合閘 角時(shí)要作一定的修正補(bǔ)償。4 涌流抑制器的幾種典型應(yīng)用示例涌流抑制器與斷路器聯(lián)接的原理框圖如圖4-1。涌流抑制器接入被控電路的電流及電壓信號(hào)，獲取三相電源電壓的分閘角和合閘角。斷路器的分、合閘命令經(jīng)由涌流抑制器發(fā)送給斷路器的分、合閘控制回路。涌流抑制器的典型應(yīng)用方式有以下四種，如圖WebSite: E-mail: szidd4-2 至圖 4-5 。配置要點(diǎn)如下：4.1 SID-3YL 應(yīng)安裝在變壓器或電容器的電源側(cè)的斷路器分、 合閘控制回路中。 對(duì)端無(wú)電源的饋線 斷路器不需要安裝。4.2 SID-3YL 支持三相斷路器三相聯(lián)動(dòng)分、合，也支持三相分相、分時(shí)分、合。4.3 輸入 S

25、ID-3YL 的合控制或分控 制信號(hào)可來(lái)自于手動(dòng)、自動(dòng)裝置或繼電保 護(hù)裝置。 SID-3YL 的輸出直接控制斷路器 的合閘與分閘。4.4 SID-3YL 具有自動(dòng)識(shí)別并保存 分閘時(shí)電源分閘相角的功能，故分閘控制 信號(hào)可不經(jīng) SID-3YL ，而是由人工或自動(dòng) 裝置或保護(hù)裝置直接對(duì)斷路器實(shí)施分閘控 制。4.5 SID-3YL 可接受經(jīng) RS-485 總線 來(lái)自上位機(jī)的合、分控制命令，及全球定聯(lián)絡(luò)變電容器合分圖 4-2 系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變的涌流抑制器配置圖位系統(tǒng) GPS的對(duì)時(shí)信號(hào)，如圖 4-2 ，變壓器各電源側(cè)斷路器的 SID-3YL 在執(zhí)行分閘控制后立即經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線 向其他電源側(cè)的 SID-3YL 廣播分

26、閘時(shí)間及分閘相位 角，以確定最后使變壓器脫離電源時(shí)的分閘角，作為 下次第一個(gè)實(shí)施空投變壓器操作的合閘相位角。在沒(méi) 有上位機(jī)的變電站， SID-3YL 之間也可實(shí)現(xiàn)分閘時(shí)間圖 4-3 多臺(tái)變壓器共一個(gè)斷路器的涌流抑制器配置圖及分閘相位角的互傳。4.6 SID-3YL 可實(shí)現(xiàn)電力電容器的即切即投， 免除電容 器斷電后必須經(jīng)放電設(shè)備放電的操作，例如備自投裝置切除 工作電源時(shí)，雖同時(shí)切除了電力電容器，且電容器上留有與 分閘相位角相關(guān)的剩余電壓，但在備自投裝置投入備用電源 時(shí)，可經(jīng) SID-3YL 同時(shí)投入電力電容器，這種即切即投方式 保證了無(wú)功功率、電壓及功率因數(shù)仍維持備自投裝置動(dòng)作前 的正常水平。4

27、.7 由于變壓器空投時(shí)不產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，因此，相關(guān)WebSite: E-mail: szidd運(yùn)行變壓器也不會(huì)產(chǎn)生“和應(yīng)涌流” ，避免了和應(yīng)涌流造成的大面積停電。4.8 SID-3YL 可根據(jù)變壓器初、次級(jí)繞組接線組別不同實(shí)現(xiàn)相位差修正。4.9 當(dāng)變壓器初、次級(jí)具有電容負(fù)載時(shí)，例 如接有電容分壓式 PT、電纜及長(zhǎng)線等， 將影響變壓 器斷電后的剩磁狀態(tài)， SID-3YL 為此設(shè)計(jì)了專用的 抑制算法及控制策略。4 10 SID-3YL 可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)或多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行 變壓器按負(fù)荷水平自動(dòng)投退功能，保證在輕負(fù)荷時(shí) 自動(dòng)切除輕載變壓器，以降低變壓器的損耗。 SID-3YL 通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器的電流和電壓獲取變

28、 壓器的有功及無(wú)功負(fù)荷，再與具備一定帶寬的功率 定值比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的無(wú)抖動(dòng)投退控制。如圖4-5 。411 圖 4-6 是一個(gè)背靠背換流站的一次接線圖，是兩個(gè) 500KV交流系統(tǒng) A、B 進(jìn)行非同步聯(lián)網(wǎng)的工 程， A側(cè)計(jì)劃接入 6條 500KV線路、 B側(cè)接入 3條 500KV線路，兩側(cè)主接線均為 3/2 接線。換流站在兩側(cè) 各設(shè)置 4臺(tái)換流變，相應(yīng)的交流濾波器分別為 11組和 15組。不難看出換流站中除了要在某些斷路器上配 置既能進(jìn)行差頻同期又能進(jìn)行同頻同期的線路自動(dòng)同期裝置外，還要在換流變、交流濾波器的斷路器上配 置空投時(shí)的涌流抑制器，甚至還要考慮在長(zhǎng)距離500KV輸電線的斷路器上配置線

29、路空充時(shí)的涌流抑制器。常用的配置方式是 3/2 斷路器串中的邊斷路器上配置涌流抑制器，而中間斷路器作合環(huán)和解環(huán)操作點(diǎn)，根 據(jù)具體情況配置同期裝置，同期裝置必須具備自動(dòng)識(shí)別差頻同期和同頻同期（合環(huán)）性質(zhì)的功能，因在這 些斷路器上多數(shù)情況是進(jìn)行合環(huán)操作，但也可能出現(xiàn)差頻同期的情況。圖4-6 換流站一次接線圖+5極001接地極-50極0 2交流濾波器500）5009（）交流濾波器 換流變 換流變WebSite: E-mail: szidd5 結(jié)束語(yǔ)電力變壓器空投電壓合閘相位角與前次切除電源電壓相位角匹配原則，從理論及實(shí)踐上都證明了 在使用三相聯(lián)動(dòng)操作斷路器時(shí)能抑制勵(lì)磁涌流。同樣，電力電容器空投充電電

30、壓相位角與前次切除電源 電壓相位角匹配原則，也能實(shí)現(xiàn)抑制三相聯(lián)動(dòng)斷路器合閘時(shí)的電容器充電涌流。這一技術(shù)對(duì)根除保護(hù)誤 動(dòng)、改善電能質(zhì)量、提高運(yùn)行可靠性有重要意義。同樣對(duì)各種電壓等級(jí)電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償、遠(yuǎn)距離輸 電線路的串聯(lián)補(bǔ)償控制等也有重要意義。應(yīng)該指出，變壓器的勵(lì)磁涌流與磁路結(jié)構(gòu)和繞組接線組別有關(guān)，此外，還與變壓器各側(cè)引出線是 否有電容性設(shè)備有關(guān)，例如聯(lián)接了電力電纜或掛接電容分壓式電壓互感器等， SID-3YL 涌流抑制器在設(shè) 計(jì)時(shí)都針對(duì)不同情況確立了不同控制準(zhǔn)則，以實(shí)現(xiàn)對(duì)涌流最大限度的抑制。參考文獻(xiàn)1 王維儉，電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用，北京：中國(guó)電力出版社， 20022003，31（4）

31、35-372001.2 159-1621976.3 ， 222-2242 李琥，段乃欣，周海洋，施圍，兩種削弱勵(lì)磁涌流的方法，繼電器，3 辜承林，陳喬夫，熊永前，電機(jī)學(xué)，武漢：華中科技大學(xué)出版社4 北京大學(xué)物理系鐵磁學(xué)編寫組 M ，鐵磁學(xué)，科學(xué)出版社，5 蘇方春，張大勇，李凱，一種有效限制變壓器勵(lì)磁涌流的方法，電氣開(kāi)關(guān)， 1997.NO5 6-86 ABB ， switchsync F236 product information. Article number:5409 722-101 en rev2, Date:1999-10-267 ALSTOM. Point-on-wave contr

32、oller series RPHZ service Manual.8 VATECH. CB watcher-monitoring and synchro. Service Manual.9 SIEMENS. PSD02 controller.Operating Instructions. Order NO.:927 00842 174B葉念國(guó) 男 （1935） 教授 深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司董事長(zhǎng)， 武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院兼職教授， 深圳市科技顧問(wèn)， 長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作。 E-mail:sziddA new countermove of suppressed exc

33、itation inrush bias magnetism and residual flux interactionYe Nian-guo（Shenzhen Intelligent Device Development Co.,Ltd. Shenzhen 518033）Abstract: The excitation inrush of transformer cause not only the protective relay mis-operation, but alsothe voltage sag, harmonic pollution 、 sympathetic inrush w

34、hich bring imponderable bad influence to the operation of the power system. During the past decade, people tried to reduce the frequency of protective relay by identifying the futures of excitation Inrush, but the effect was not as good as expected the frequency ofprotective relay mis-operation was

35、keeping high. And they have no way at all to avoid the voltage sag、 harmonic pollution 、 sympathetic Inrush, etc. The reason was that people thought excitation inrush could not be avoided so that they only could use the method of“identifying ”, in another word, the method of“ hiding ”. As amatter of

36、 fact, if way change our mind well find out that it s definitely feasible to“suppressed ” , andit already comes true.Key words: Excitation inrush; Magnetic circuit saturation; Inrush suppresso10WebSite: E-mail: szidd并聯(lián)運(yùn)行變壓器按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷自動(dòng)投退控制裝置葉念國(guó)深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司 廣東深圳 518033 ）【摘要】建設(shè)節(jié)約型社會(huì)， 對(duì)于電力系統(tǒng)而言， 節(jié)能降耗無(wú)疑是一項(xiàng)重中

37、之重的措施， 我國(guó)電網(wǎng)的線損率 2005 年為 6.59%， 較國(guó)際先進(jìn)水平（小于 5%）還有較大差距，用一個(gè)粗略的估計(jì)，如果線損率降低1%，相當(dāng)于每年少耗煤近千萬(wàn)噸。大量存在于電網(wǎng)中的電力變壓器， 因過(guò)度輕載或重載都會(huì)帶來(lái)數(shù)值可觀的有功和無(wú)功損耗， 這個(gè)損耗無(wú)疑是線損的重要組成部 分。 因此， 根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際負(fù)荷水平適時(shí)對(duì)運(yùn)行變壓器按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷自動(dòng)進(jìn)行投退控制將會(huì)大幅度降低損耗。顯然，利用勵(lì)磁涌流抑制技術(shù)使變壓器的自動(dòng)投入一次成功，是自動(dòng)投退裝置的重要技術(shù)基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】 線損 勵(lì)磁涌流抑制 自動(dòng)投退0引言變壓器是電力系統(tǒng)的重要主設(shè)備，電能送達(dá)用戶平均要經(jīng)歷五次變壓，因此電力系統(tǒng)中的變壓器數(shù)量也

38、是驚人的，有數(shù)據(jù)表明，全國(guó)電力系統(tǒng)總發(fā)電量的30%都損耗在變壓器上。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中將產(chǎn)生兩種損耗，即鐵耗與銅耗，鐵耗與變壓器負(fù)荷大小無(wú)關(guān)，只要掛網(wǎng)就產(chǎn)生鐵耗，其數(shù)值與電壓的平圖 0-1 變壓器一次側(cè) cos 1 與負(fù)荷功率 S 關(guān)系曲線方成正比，銅耗與變壓器負(fù)荷電流的平方成正比。 為了減少變壓器的有功損耗，降低電網(wǎng)中的無(wú)功 環(huán)流，應(yīng)該采取提高變壓器一次側(cè)的功率因數(shù) cos 的措施。 但是當(dāng)變壓器處在輕負(fù)荷狀態(tài) （小 于額定容量的 30%）時(shí)，盡管二次側(cè)的負(fù)荷功率 因數(shù) cos 2 不變，但變壓器一次側(cè)的功率因數(shù) cos 1 則會(huì)隨著負(fù)荷的減小而降低，導(dǎo)致?lián)p耗增 加。因此，一般當(dāng)變壓器負(fù)荷長(zhǎng)

39、期低于30%時(shí)應(yīng)更換容量較小的變壓器，或是在低負(fù)荷時(shí)切除并 聯(lián)變壓器中的輕負(fù)荷變壓器。圖 0-1 為變壓器一 次側(cè)功率因數(shù) cos 1 與負(fù)荷功率 S 的關(guān)系曲線，可以看出負(fù)荷越輕，功率因數(shù)越低。1-1 是兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行變壓器的接線圖，1自動(dòng)投切變壓器的必要性 運(yùn)行變壓器的損耗除鐵耗外，還包括有功損耗、無(wú)功損耗，而變壓器的無(wú)功損耗占整個(gè)電網(wǎng)無(wú)功損 耗的 80%。因此，為了達(dá)到電網(wǎng)節(jié)能降耗的目的，一個(gè)重要措施就是根據(jù)變壓器負(fù)荷的變化，適時(shí)的切 除輕載變壓器，和適時(shí)的投入停運(yùn)變壓器以迎接負(fù)荷的增長(zhǎng)。圖11WebSite: E-mail: szidd人們可以通過(guò)變壓器 T1、T2一次側(cè)的斷路器 B1、

40、 B3進(jìn)行投切控制，圖 1-2 是二臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行變壓器在不同圖1-2 并聯(lián)變壓器投切示意圖圖1-1 二臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行接線圖起動(dòng)投切控制，不難想到，如果負(fù)荷功率在S1 或12圖 2-1 投切功率定值示意圖組合方式下總功率損耗 S 與負(fù)荷功率 S的關(guān)系曲線。合理的運(yùn)行方式是：T1單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，如負(fù)荷大于 S1（a 點(diǎn)）投入 T2、切除 T1，當(dāng)負(fù)載小于 S1 時(shí)則投入 T1、切除 T2；T2單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，如負(fù)荷大于 S2（b 點(diǎn)）時(shí)再投入 T1， T1、T2兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載小于S2時(shí)則切除 T1，而當(dāng)負(fù)荷小于 S1 時(shí)投入 T1、切除 T2。a 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 S1 稱為單列運(yùn)行的臨界功率， b

41、點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 S2 稱為并列運(yùn)行的臨界功率，其值由并列運(yùn)行 各變壓器的損耗特性曲線獲得。顯然，這種按負(fù)荷進(jìn)行投切控制將會(huì)大幅減少損耗，降低電網(wǎng)線損。2自動(dòng)投切變壓器需要解決的問(wèn)題歸納起來(lái)，自動(dòng)投切變壓器需要解決如下五個(gè)問(wèn)題：采用合理的投切功率整定值，以免出現(xiàn)在臨界 功率定值上下波動(dòng)時(shí)導(dǎo)致頻繁投切；要防止空投變 壓器時(shí)勵(lì)磁涌流導(dǎo)致空投頻頻失??；變壓器自動(dòng)投 切裝置和變壓器備用電源自動(dòng)投入裝置的合理配 合；如何保證兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器運(yùn)行累計(jì)時(shí)間的均 衡性，為獲得最大限度的的減少投切次數(shù)，控制裝 置應(yīng)具備負(fù)荷預(yù)計(jì)功能。2-1 自動(dòng)投切裝置的起動(dòng)功率定值的確定在圖 1-2 中選擇當(dāng)負(fù)荷功率達(dá)到 S1 或 S

42、 2 時(shí)要E-mail: sziddWebSite: S2 上下波動(dòng)時(shí)必將導(dǎo)致頻繁投切，其結(jié)果會(huì)誘發(fā)系統(tǒng)的擾動(dòng)和斷路器的損壞。解決這一問(wèn)題的途徑可通 過(guò)設(shè)置功率起動(dòng)定值不是單一的一個(gè)功率值 Sq ，而是一個(gè)寬度為 Sq 的帶，如圖 2-1 所示。當(dāng)實(shí)測(cè) 功率在帶內(nèi) Sq波動(dòng)時(shí)投切裝置不起動(dòng)，只有在超過(guò) +Sq 時(shí)的 a 點(diǎn)才起動(dòng)“投”變壓器，或是在超 過(guò)-Sq時(shí)的 b 點(diǎn)才起動(dòng)“切”變壓器。2-2 空投變壓器勵(lì)磁涌流的抑制我們分別在 2004 年及 2005 年向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了兩項(xiàng)關(guān)于電力變壓器勵(lì)磁涌流抑制方法及裝 置的發(fā)明專利，由此兩項(xiàng)專利轉(zhuǎn)化的 SID-3YL 系列涌流抑制器已在國(guó)內(nèi)

43、諸多發(fā)電廠及變電站投入運(yùn)行， 取得了良好的效果。該涌流抑制器通過(guò)記錄變壓器斷電時(shí)的剩磁極性，并在空投上電時(shí)捕捉相應(yīng)的合閘 相位角，產(chǎn)生與剩磁極性相反的偏磁，使變壓器磁路不進(jìn)入飽和狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制乃至 消滅。由于三相磁路的剩磁極性與變壓器斷路器的分閘相位角相關(guān)，而三相電壓相位角相互差120o，所以三相剩磁的極性也相應(yīng)有正也有負(fù)。同樣，合閘時(shí)的三相偏磁極性也有正有負(fù)，正好每相的偏磁極性 都和相應(yīng)的剩磁反向。所以，這一專利技術(shù)最大的特點(diǎn)就是支持三相聯(lián)動(dòng)操作斷路器，而不需要三相分 相操作斷路器，這就創(chuàng)造了對(duì)于任何電壓等級(jí)的斷路器都能使用該涌流抑制器的廣闊環(huán)境。由于有了可以保證變壓器空投一

44、次成功的勵(lì)磁涌流抑制器，因此電力變壓器自動(dòng)按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷投退就 成為一項(xiàng)可行的無(wú)擾動(dòng)控制。2-3 變壓器自動(dòng)投退控制裝置與備用電源自動(dòng)投入裝置的配合由于常規(guī)的備用電源自動(dòng)投入裝置是在工作變壓器電源因故降跳閘時(shí)才起動(dòng)投入備用變壓器的，因 此，當(dāng)給兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器配備了自動(dòng)按經(jīng)濟(jì)負(fù)荷投退裝置后應(yīng)該在進(jìn)行投退操作時(shí)閉鎖備自投裝置， 避免產(chǎn)生裝置誤動(dòng)。2-4 變壓器自動(dòng)投退控制裝置應(yīng)保證各臺(tái)變壓器運(yùn)行累計(jì)時(shí)間相近基于節(jié)能降耗的目的，通過(guò)自動(dòng)投退裝置對(duì)變壓器進(jìn)行投退控制，除了考慮總損耗最低的要求外， 還應(yīng)保證做到各臺(tái)變壓器的運(yùn)行累計(jì)時(shí)間所引起的老化程度相近。裝置采用記錄每臺(tái)變壓器的有功及無(wú) 功電能，與各該變

45、壓器的額定容量的比值作為變壓器老化程度的參數(shù)指標(biāo)，以此指標(biāo)為依據(jù)控制各變壓 器的運(yùn)行累計(jì)時(shí)間。2-5 負(fù)荷預(yù)計(jì)功能負(fù)荷預(yù)計(jì)功能可減少變壓器的投切頻度，例如根據(jù)實(shí)時(shí)總負(fù)荷應(yīng)切除一臺(tái)變壓器，但根據(jù)預(yù)計(jì)負(fù)荷 曲線很快變壓器負(fù)荷將增加，此時(shí)即可取消擬進(jìn)行的切除一臺(tái)變壓器的操作。自動(dòng)投退裝置可通過(guò)兩種 方式實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)計(jì)，一是上級(jí)調(diào)度通過(guò)SCADA系統(tǒng)將近期負(fù)荷預(yù)計(jì)曲線發(fā)送給裝置，一是通過(guò)裝置的通訊接口將近期負(fù)荷預(yù)計(jì)曲線就地輸入裝置。13WebSite: E-mail: szidd3變壓器自動(dòng)投退控制裝置的構(gòu)成裝置結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示，其由如下部件組成。3-1有功及無(wú)功功率、電能測(cè)量部件 該部件接收來(lái)自

46、各變壓器的電壓及電流信號(hào)，獲取有功功率、無(wú)功功率，有功電能及無(wú)功電能等參 數(shù)，作為控制部件的投退控制依據(jù)，這些數(shù)據(jù)也可來(lái)自于測(cè)控裝置。3-2參數(shù)設(shè)置及顯示部件該部件用以設(shè)置投退功率定值、 定值帶寬、 均衡圖3-2 變壓器自動(dòng)投切系統(tǒng)圖老化度運(yùn)行時(shí)間分配定值等參數(shù)，并提供相應(yīng)信息顯 示。3-3控制部件 用于根據(jù)測(cè)量部件和參數(shù)設(shè)置部件的信號(hào)， 通過(guò) 涌流抑制器實(shí)施投退控制。3-4涌流抑制器 根據(jù)設(shè)置的斷路器分、 合閘時(shí)間及控制方式等參數(shù)實(shí)行對(duì)變壓器無(wú)涌流空投，并記錄空投時(shí)段的變壓 器電源側(cè)電流波形。圖 3-2 為兩臺(tái)變壓器的自動(dòng)投切系統(tǒng)圖。 應(yīng)該指出， 兩臺(tái)和多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)滿足如 下條件：各

47、變壓器變比相同、接線組別相同、短路電 壓相同，以避免產(chǎn)生有害的環(huán)流。在這些條件滿足的前提下，變壓器自動(dòng)投切裝置就不需考慮變壓器間 的負(fù)荷分配問(wèn)題。3-5通訊接口裝置設(shè)有 RS-485 串口及 RJ45 以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)與變電站綜自系統(tǒng)上位機(jī)的通訊。4 三繞組變壓器并聯(lián)運(yùn)行自動(dòng)按負(fù)荷投退控制的特點(diǎn) 多臺(tái)三繞組變壓器并列運(yùn)行時(shí)根據(jù)高、中、低壓側(cè)負(fù)荷分配情況確定運(yùn)行方式，同樣要按各臺(tái)變壓 器的損耗特性曲線獲取各電壓側(cè)的分列運(yùn)行臨界功率和并列運(yùn)行臨界功率，進(jìn)而實(shí)施投退控制，確定是 單臺(tái)間切換、還是單臺(tái)轉(zhuǎn)并列運(yùn)行、或是并列運(yùn)行轉(zhuǎn)單臺(tái)運(yùn)行。與雙繞組變壓器一樣，也需要監(jiān)測(cè)三側(cè)的有功和無(wú)功功率，在實(shí)測(cè)功率進(jìn)入

48、功率臨界區(qū)間時(shí)進(jìn)行切 換。14WebSite: E-mail: szidd三繞組變壓器如三側(cè)都有電源，則應(yīng)在三側(cè)開(kāi)關(guān)的合閘控制回路都要配置涌流抑制器，以抑制空投圖4-1 三繞組變壓器的涌流抑制器配置圖電源時(shí)的勵(lì)磁涌流。各側(cè)涌流抑制器的配置如圖 4-1 ，涌 流抑制器之間相互發(fā)布分閘時(shí)間及分閘電壓相位角的信 息，以確保在變壓器從正常電狀態(tài)空投上電時(shí)對(duì)勵(lì)磁涌流 的抑制。5 結(jié)束語(yǔ)節(jié)能降耗是作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的最大能源供應(yīng)者“電力系統(tǒng)”必須高度重視的工作，這項(xiàng)工作是建設(shè)節(jié)約 型社會(huì)的重要基礎(chǔ)，而變壓器的無(wú)功損耗占電網(wǎng)無(wú)功損耗 的 80%以上，因此，減少變壓器的損耗是電力工作者的一項(xiàng)重要任務(wù)。降耗的途徑

49、有兩個(gè)：即避免變壓器輕載運(yùn)行，和適時(shí)切除輕載變壓器。電力變壓器自動(dòng)按 負(fù)荷投退裝置無(wú)疑是順應(yīng)這一需求產(chǎn)生的節(jié)能型設(shè)備，勵(lì)磁涌流抑制器技術(shù)是支持這一功能的重要技術(shù) 基礎(chǔ)。作者簡(jiǎn)介：葉念國(guó) 男 （ 1935） 教授 深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司董事長(zhǎng)，武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院兼職 教授，深圳市科技顧問(wèn)，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作。電話：-mail:szidd傳真： 0755-8366360315E-mail: sziddWebSite: 快速無(wú)擾動(dòng)備用電源替續(xù)控制系統(tǒng)快切及備自投的最優(yōu)組合翁樂(lè)陽(yáng) 葉念國(guó)（深圳市智能設(shè)備開(kāi)發(fā)有限公司，廣東深圳 518033

50、 ） 摘要 備用電源自動(dòng)投入裝置（ BATS）廣泛用于電力系統(tǒng)，但是由于在設(shè)計(jì)上存在重大的錯(cuò)誤，運(yùn)行中引發(fā)了大量中 斷電源的事故，按新設(shè)計(jì)原則構(gòu)成的 SID-40A 快速無(wú)擾動(dòng)備用電源替續(xù)控制系統(tǒng)徹底解決了這些問(wèn)題。 關(guān)鍵詞 備用電源；替續(xù)控制；耐受電壓；涌流0 引言備用電源替續(xù)控制系統(tǒng) （簡(jiǎn)稱 TXXT）是保證供電可靠性的重要手段， 何謂供電可靠性？恐怕不能認(rèn)為 負(fù)荷失去一個(gè)電源能再獲得一個(gè)新電源就是保證供電可靠性， 供電可靠性應(yīng)理解為受電用戶在重新獲得電 源后能保持失電前的生產(chǎn)工藝流程不受到破壞，能最大限度地繼續(xù)進(jìn)行正常生產(chǎn)。但是當(dāng)今流行的備自投 做不到，因?yàn)槿藗円恢痹谘赜霉爬系膫渥酝对O(shè)計(jì)

51、原則：即為了保證備用電源不要投到故障點(diǎn)上，和工作電 源不要向備用電源倒送電，必須在確認(rèn)工作電源已斷開(kāi)（根據(jù)無(wú)流判據(jù)）及工作母線完全無(wú)電壓（根據(jù)無(wú) 壓判據(jù)）后才能投入備用電源。眾所周知，當(dāng)今的工業(yè)負(fù)荷包括發(fā)電廠的負(fù)荷在內(nèi)，照明負(fù)荷占的比例很 小，而主要是電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，例如泵、風(fēng)機(jī)、粉碎機(jī)、傳送帶等。這些電動(dòng)機(jī)在失去電源全部停轉(zhuǎn)后，即使 再送上備用電源，將面臨很多嚴(yán)重的問(wèn)題。例如已有很多電動(dòng)機(jī)被切除；大量電動(dòng)機(jī)同時(shí)自起動(dòng)；有的工 藝流程遭受不可逆的徹底破壞等，人們要耗費(fèi)大量的時(shí)間及付出可觀的代價(jià)才能恢復(fù)生產(chǎn)。所以備自投的 設(shè)計(jì)者必須正視如何保證電動(dòng)機(jī)失去電源后快速、安全再受電的問(wèn)題。此外，備自投在切

52、除工作電源的同 時(shí)必須斷開(kāi)母線上的電源支路及電容器支路， 而在投入電源時(shí)應(yīng)快速完成電源支路的再同期及電容器的無(wú) 涌流再投入。對(duì)于供電設(shè)備為變壓器的備自投應(yīng)能支持備用變壓器按冷備用方式運(yùn)行，以減少變壓器空載 能耗，為此，備自投應(yīng)具備徹底抑制空投備用變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流的功能。在備用電源為暗備用時(shí)，備自 投必須確保在計(jì)及當(dāng)前備用電源已有負(fù)荷的前提下，置換工作電源后不致于因過(guò)載而跳閘，即備自投具有 備用電源投入前自動(dòng)聯(lián)切負(fù)荷的功能。串聯(lián)接線電網(wǎng)中的各變電站應(yīng)具備開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息的互通功能，以保 證電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行時(shí)，仍能通過(guò)某變電站的備自投動(dòng)作實(shí)現(xiàn)另一變電站的備用電源自動(dòng)投入。因此傳統(tǒng)的備 自投裝置將演變?yōu)橛?/p>

53、一臺(tái)主機(jī)控制若干智能終端的備用電源替續(xù)控制系統(tǒng)， 以下簡(jiǎn)稱 TXXT，系統(tǒng)應(yīng)用示意 圖如圖 0-1 ，其主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下：16WebSite: E-mail: szidd態(tài)電源支路 電動(dòng)機(jī) 電容支路 電動(dòng)機(jī) 電源支路 同期模塊，可兼作同期操作。涌流抑制模塊，可作為變壓器和電容器的無(wú)涌流投切。圖 0-1 備用電源替續(xù)控制系統(tǒng)示意圖1 確保工作電源切除后迅速恢復(fù)所有負(fù)荷的正常工況1-1 確保工作電源切除后，所有負(fù)荷特別是電動(dòng)機(jī)負(fù)荷能迅速恢復(fù)到正常工況傳統(tǒng)備自投在工作電源被切除后， 投入備用電源的一個(gè)重要條件是工作母線完全無(wú)電壓， 其目的是避 免原工作電源向備用電源倒送電， 母線無(wú)壓意味著掛在工作母線上的照明負(fù)荷及電動(dòng)機(jī)負(fù)荷已全部停止運(yùn) 行。顯然，當(dāng)備用電源投入后照明負(fù)荷能很快恢復(fù)運(yùn)行，而電動(dòng)機(jī)負(fù)荷將經(jīng)歷一次集體自起動(dòng)，為了保證 重要電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，在有些場(chǎng)合不得不將一些電動(dòng)機(jī)用低壓保護(hù)切除。此外，還有一批用接觸器作為電 源開(kāi)關(guān)的電動(dòng)機(jī)，因母線已失壓接觸器自動(dòng)脫扣斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，整個(gè)工藝流程已完全被破壞，需 要付出很大的代價(jià)才能恢復(fù)正常工藝流程，究其原因就是備用電源投入不及時(shí)。