一種避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型實用方法

趙忠云，田貴書

?

一種避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型實用方法

趙忠云，田貴書

（天津天能變壓器有限公司，天津 300401）

介紹了變壓器空載合閘勵磁涌流產生機理，詳細分析了利用軟啟動器空載合閘及分閘隔離變壓器時避免合閘涌流及操作過電壓的原理、方法，驗證了該方法安全可靠、成本低、安裝方便，值得推廣。

隔離變壓器；合閘勵磁涌流；軟啟動器

在低壓電源中，大量使用低壓隔離變壓器，隔離變壓器的主要作用是使一二次兩個系統電氣隔離，避免相互干擾。隨著低壓隔離變壓器容量的不斷增大，空載合閘勵磁涌流的危害愈發嚴重，嚴重影響了大容量低壓隔離變壓器的應用。

1　變壓器空載合閘勵磁涌流產生機理

變壓器鐵芯材料（硅鋼片）勵磁特性具有非線性特性，當鐵芯磁通低于飽和時（即變壓器處于空載的穩態運行時），此時的勵磁電流是十分小的，僅占額定電流的0.2%～1%。但是，當變壓器空載合閘時，就會收到變壓器鐵芯剩余勵磁及當變壓器剛剛進行初載合閘時初相角所帶來的隨機性，而導致鐵芯磁通逐漸趨于飽和狀態，產生較大幅度值的勵磁涌流，尤其是當變壓器的實際電壓在過零點進行合閘時，此時是鐵芯之中磁通值最大的情況，所以鐵芯的飽和程度也十分嚴重，因此造成的勵磁涌流也是最大的，其最大的峰值甚至可以達到變壓器標準額定電流的6～8倍，對于低壓隔離變壓器，空載合閘所產生的勵磁涌流，其最大峰值則能夠達到變壓器標準額定電流的30倍。如此大的勵磁涌流的出現，勢必會造成電網電壓的不斷波動，造成變壓器的繼電保護錯誤動作，從而誘發操作過電壓，進而給電力電氣設備帶來嚴重的安全隱患。

2　避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型方法分析

2.1軟啟動器避免低壓隔離變壓器合閘涌流的工作原理

圖 軟啟動器Fig.Soft starter

圖中：QF1-斷路器、QF2-斷路器或隔離開關、KM-接觸器、FU-熔斷器。

軟起動器的主電路采用六個晶閘管反并聯后串接于隔離變壓器一次回路中。通過微處理器控制其觸發角的變化來改變晶閘管導通角，由此來控制隔離變壓器輸入電壓大小。當空載合閘完成后，軟起動器輸出達到額定電壓。這時控制三相旁路接觸器KM吸合，將隔離變壓器投入低壓電網運行。

2.2空載合閘（軟啟）

QF2斷開，QF1閉合，啟動軟啟按鈕，軟起動器的輸出電壓由起始電壓（一般30%額定電壓）按起動時間（2～100S可調，出廠設定12S）逐漸上升，當達到額定電壓時，旁路接觸器吸合，完成升壓合閘過程，升壓合閘完成時有信號燈提示。升壓合閘過程中隔離變壓器勵磁電流小于空載電流。

2.3空載分閘（軟停）

QF2斷開，啟動軟停按鈕，軟起動器的輸出電壓由全壓開始按設定時間（1～50S可調，出廠設定2S）逐漸減小，直到隔離變壓器斷電。此時斷開QF1，可對隔離變壓器調壓、維護或檢修。

2.4配置

由于低壓隔離變壓器電壓低、電流大，而空載電流僅為額定電流的0.2%～1%。為了充分利用資源，軟啟動器按低壓隔離變壓器空載電流配置，而斷路器、三相旁路接觸器KM按隔離變壓器額定電流配置。

2.5優勢

第一，軟啟動器具備過載保護功能。這是因為在軟啟動器中引入了電流控制環，所以，對電機的電流變化情況可以起到實時檢測的職能。同時，通過增加過載電流和反時限控制模式這一設定，也能夠充分展現軟啟動器的過載保護功能。第二，軟啟動器具備著缺相保護功能。在實際的應用過程中，軟啟動器能夠對三相電流的實際變化狀態進行實時監測，因此當三相電流發生斷流問題時，軟啟動器則會及時進行缺相保護。第三，軟啟動器具備過熱保護功能。軟啟動器能夠通過其內部的散熱繼電器，對晶閘管的實際散熱溫度進行準確的測量，從而及時發現晶閘管的實際問題是否已經超過了被允許的數值，一旦超過了這個數值以后，那么晶閘管會被自動關斷，并發出報警信號。第四，軟啟動器具備測量回路參數的功能。電動機在實際工作過程中，正是因為軟啟動器內部的檢測器，能夠始終對電機的實際運行狀態進行監視，并且能夠將這些檢測到的數據傳輸給CPU，由CPU進行處理、分析。因此，也就具備了對回路參數進行測量的功能。

3　應用

以800kVA低壓隔離變壓器為例說明，客戶為節能燈制造企業，現場夜間電壓高、白天電壓正常或稍低，隔離變壓器經常需要分閘調壓。

3.1產品主要技術參數及要求

型號：SGB10-800/0.4

3.2配置

軟啟動器額定電流選用10A，斷路器（隔離開關）額定電流選用1250A。由于隔離變壓器額定電流較大，旁路接觸器改選為1250A低壓斷路器。

3.3效果

該隔離變壓器已使用兩年，空載合閘、分閘過程平穩，沒有電壓波動、繼電保護誤動、操作過電壓等現象發生。

4　結語

通過對變壓器空載合閘勵磁涌流產生機理的分析，闡述了利用軟啟動器空載合閘及分閘隔離變壓器時避免合閘涌流及操作過電壓的原理、方法，并想要進一步驗證該方法是否安全可靠、成本低、安裝方便，是否值得推廣。在低壓電源中，大量使用低壓隔離變壓器，隔離變壓器的主要作用是使兩個系統電氣隔離，避免相互干擾，發現隨著低壓隔離變壓器容量的不斷增大，空載合閘勵磁涌流的危害愈發嚴重，嚴重影響了大容量低壓隔離變壓器的應用。所以，我公司通過在多臺低壓隔離變壓器上應用軟啟動器控制空載合閘、空載分閘，設置容量從100到1250kVA，取得了較好的效果，也達到了設計目的。

［1］（德）Klaus Kosack.低壓開關電器和開關設備手冊：選用準則與設計指南［K］.北京：機械工業出版社，1999：100.

［2］ 張白帆.保護低壓隔離變壓器所用的斷路器及其參數設置［J］.電器工業，2010，（02）：133-134.

［3］李琥，周海洋，施圍.斷路器合閘電阻對變壓器勵磁涌流的影響［J］.高壓電器，2003，（01）：74-75.

［4］林湘寧，劉沛，劉世明，等.變壓器有載合閘的超飽和現象及對變壓器差動保護的影響［J］.中國電機工程學報，2002，（03）：108-109.

The practical method to avoid switching inrush current of low-voltage isolation transformer

ZHAOZhong-yun，TIANGui-shu
（Tianjin TiannengTransformer Co.，Ltd.，Tianjin 300401，China）

The generating mechanism of no-load switching inrush current in transformer is introduced.This paper makes in-depth analysis of using soft starter with no-load closing and opening isolation transformer to avoid switching inrush current，principle and method of switching surge.It shows that the method has characteristics of safety and reliability，low cost and easy installation，which is worth promoting.

Isolation transformer；Switchinginrush current；Soft starter

TM407

A

1674-8646（2016）15-0034-02

2016-06-28

趙忠云（1962-），男，山東金鄉人，天津天能變壓器有限公司副總經理，從事電力變壓器、特種變壓器研究與開發工作。