抑制勵(lì)磁涌流的新對(duì)策

1、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)思路一一“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

2、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)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)

3、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??；1.2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

4、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。1.8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

5、性相同時(shí)，就可能因偏磁與剩磁和穩(wěn)態(tài)磁通疊加而導(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)磁涌流的土壤一一磁路飽和，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，

6、從而避免空投電源時(shí)磁路出現(xiàn)飽和；另一條路是利用物理的或 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

7、這種會(huì)導(dǎo)致非全相 運(yùn)行惡果的分時(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。用物理和數(shù)學(xué)方法識(shí)別勵(lì)磁涌流的難度相當(dāng)圖2-1變壓器示意圖大，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)構(gòu)圖，可寫出空載時(shí)初級(jí)繞組的電壓方

8、程 如1 - 1 Ri+ 1 dt式中*、R1分別為初級(jí)繞組的匝數(shù)及電阻，少為其交鏈的總磁通，dUmCos (ot + a) = i R1 + N 1d(2.1)(2.2)(2.1)可改寫為中其中L1為初級(jí)繞組的自感，(2.3)式中a為t=0時(shí)U1的初相角，可將，1用磁通來(lái)表述，因，廣N 1 L1故式(2.2)可改寫為U$ost + 以)=N 1R + N 1 d TOC o 1-5 h z 考慮到電阻R1很小，即N 1R中很小，從而可視L近似為常數(shù)，故式(2.3)可視為常線性微分方 L11程，其具有如下解析解：中=Um-Cos(ot +以-P) + Ae T = + (2.4) o R 2：

9、(oN 1)2 + (N 1 -1)L1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中有兩個(gè)分量，即穩(wěn)態(tài)磁通s和暫態(tài)磁通p (又稱偏磁)，P為初級(jí)繞組阻抗角。式(2.4)中，Um2項(xiàng)為常數(shù)，定義為穩(wěn)態(tài)磁通幅值6 m，A為暫態(tài)磁通p的幅值。式：(o N J2 + (N 1R1)L1(2.4)可改寫為： TOC o 1-5 h z 中=nCos(ot + a-P) + Ae-：(2.5)A可由合閘時(shí)(t=0)的初始條件確定，即t=0前后瞬間磁通+0和-0相等，且均為磁路中的原剩 磁r, 6 r的取值可為正值，也可為負(fù)值，故冠以“土”號(hào)。將t=0及=6 r代入式(2.5 )得土叫=

10、mCos(以-P) + A HYPERLINK l bookmark22 o Current Document A = Or - inCos(a-P)(2.6)阻抗角P= tg -1 0Li中因R o0，故P e90，式(2.6)可寫成R11A = 土-mSina將A代入式(2.5)得中=mSin(ot + a) + (土中,-OmSina) e-L1(2.7)式(2.7)表達(dá)了在初級(jí)電壓U1的相位角為a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， 第一項(xiàng)中航仍(t +以)是與電壓U1對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)磁通分量s；第二項(xiàng)土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

11、工作點(diǎn)的部位決定；第三項(xiàng)-m&na e匚是基于 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t=0時(shí)s的瞬時(shí)值相等，但 極性相反，p將按時(shí)間常數(shù)t=魚衰減。Li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a =90或a =270時(shí)合閘，偏磁為0p = (土中r - mSina ) e = Or - Om(2.8)而在a =0或a =180時(shí)合閘，偏磁為Qp=士r由此可知變壓器空載上電時(shí) 電源電壓U1不同的初相角a，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)

12、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 Lnr圖2-2 在t=0時(shí)電壓合閘角a =0度時(shí)U、I變化曲線圖2-2為電壓U空投合閘角a =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)及剩磁口r)， sat為變壓器飽和磁通。對(duì)于無(wú)損變壓器(R1=0)偏斜p不會(huì)衰L減，對(duì)于有損變壓器(Ri0)p按時(shí)間常數(shù)t =對(duì)衰減，如圖 Ri(2.9)圖鐵磁材料的磁滯回線所示。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Iinr，Iinr具有 間斷性。對(duì)于無(wú)損變壓器和Iinr是關(guān)于=伽+a =k的

13、偶對(duì) 稱波形，而在Iinr=0的間斷角區(qū)間則是關(guān)于 = 2兀的偶對(duì)稱波 形。對(duì)于有損變壓器則與Iinr將不再有對(duì)稱關(guān)系?？偞磐ㄓ墒４拧⑵牛〞簯B(tài)磁通）及穩(wěn)態(tài)磁通三者組成。不難看出在圖2-2偏磁的情況下，如剩磁 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=0 /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

14、隨即落到對(duì)應(yīng)B軸的某點(diǎn)上，該點(diǎn)所對(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I、II象限切斷勵(lì)磁電流（即H=0）則剩磁為正或零，在m、w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 p = -mSina e *，電源電壓上電時(shí)的初相角a在II、m象限區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的偏磁極性為負(fù)，

15、而初相0Bsat 一飽和磁通Bp偏磁B s穩(wěn)態(tài)磁通a -合閘角U-初級(jí)電壓B 一合成磁通a -分閘角圖3-1變壓器初級(jí)電壓u、穩(wěn)態(tài)磁通Bs、剩磁B r、 偏磁Bp、合成磁通B與分閘角和合閘角的關(guān)系曲線圖角a在I、W象限區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的偏磁極 性為正。顯然，剩磁極性可知，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Bs、偏磁P、剩磁r、合成磁通 與合閘角a及分閘角a 的關(guān)系曲線 圖，變壓器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)穩(wěn)態(tài)磁通B 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)）

16、偏磁的極性及數(shù)值與a的關(guān)系曲線，可以看出變壓器在合閘角a空載上電時(shí)所產(chǎn)生的偏磁B，與相同a穩(wěn)態(tài)磁通Bs的瞬時(shí)值大小相 p等、極性相反。B p】和B 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Bs的峰值B m，而剩磁Br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a 分閘，和在與。相同的初相角a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a ，并將a WebSite: HYPERLINK 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a 時(shí)加上電源，偏磁就可與剩磁反向，再加 上穩(wěn)態(tài)磁通s它們的合成磁通將小于飽和磁通6 sat,因

17、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6 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 a、a b、a 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 a、a b、a。也是相差120，三 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)三相涌流的抑制，這U 66tSBSC合閘b j6 =-6 +66 pAo=6 -6 KA6 pBo=-

18、6rB +6BpCo rC KCUc、UB、UC-三相電壓、6 e 6 rB、6 rC-三相電源分閘后剩磁是這一抑制技術(shù)最重要的特征。它的最大值只為6 m,而中sat肯定大于Bm。根據(jù)分閘角0 選擇合適的合閘角a，使合閘瞬間的偏磁p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選錄了四條變壓器勵(lì)磁涌流實(shí)測(cè)Iinr與分閘角a 和合閘角a的關(guān)系曲線，可以看到，在合閘 角a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

19、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a為0或180。時(shí)則空投變壓器 的勵(lì)磁涌流與前次分閘角a 密切相關(guān)，當(dāng)a與a 相近（大約相差在60內(nèi)）時(shí)勵(lì)磁涌流被抑制， 此后a與a 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)間漂移在土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1ms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 controllerCirc

20、uit breaker phase synchronizing deviceSwitchsync 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 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

21、閘時(shí) 間的變化有良好的兼容性。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

22、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4-2至圖4-5。配置要點(diǎn)如下: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。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SID-3YL的合控制或分控合分電容器圖4-2系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變的涌流抑制器配置圖制信號(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。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

23、直接對(duì)斷路器實(shí)施分閘控 制。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 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)電源合 分配電變多臺(tái)變壓器共一個(gè)斷路器的涌流抑制器配置圖圖4-3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 及分閘相位角的互傳。圖4-4單側(cè)電源三卷變壓器涌流抑制器配置圖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

24、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。4.7由于變壓器空投時(shí)不產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，因此，相關(guān)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

25、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。圖4-5具有涌流抑制功能的變壓器按負(fù)荷自動(dòng)投退裝置SID-3YL通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量變壓器的電流和電壓獲取變 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。4. 11圖4-6是一個(gè)背靠背換流站的一次接線圖，是兩4500KV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

26、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。5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

27、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)王維儉，電氣主設(shè)備繼電保護(hù)

28、原理與應(yīng)用，北京：中國(guó)電力出版社，2002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，2003, 31（4）35-37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2001.2 159-162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，1976.3, 222-224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，電氣開關(guān)，1997.NO5 6-8ABB， switchsync F236 product information. Article number:5409 722-101 en rev2, Date:1999-10-26ALSTOM. Poin

29、t-on-wave controller series RPHZ service Manual.VATECH. CB watcher-monitoring and synchro. Service Manual.SIEMENS. PSD02 controller.Operating Instructions. Order NO.:927 00842 174B葉念國(guó) 男(1935一)教授 深圳市智能設(shè)備開發(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。 HYPERLINK E-mail: HYPERLINK mailto: A n

30、ew countermove of suppressed excitation 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 also the voltage sag, harmonic pollution、sympathetic inrush which bring imponderable bad influence to the operation of the power system. During the past decade, people trie