合閘控制策略下抑制變壓器勵(lì)磁涌流措施研究

周正琪

（泰州海田電氣制造有限公司，江蘇泰州 225300）

0 引言

XMG-1 系列重合閘控制器是專門用于開關(guān)本體的智能控制設(shè)備，具備速斷、過流三段式、零序保護(hù)和重合閘功能。勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生主要受電容器電網(wǎng)投入環(huán)節(jié)對電力系統(tǒng)的影響，受大涌流、強(qiáng)干擾引發(fā)的電容器緊急關(guān)停，直接有損開關(guān)器件壽命，在解決措施上需強(qiáng)制抑制。變壓器勵(lì)磁涌流與其原理相似，均以電壓過零投入方式作為抑制涌流的可行性舉措。就合閘控制策略下抑制變壓器勵(lì)磁涌流措施作如下分析。

1 勵(lì)磁涌流危害

①勵(lì)磁涌流直接引發(fā)變壓器繼電保護(hù)裝置誤動、導(dǎo)致變壓器投運(yùn)屢屢失敗；②出現(xiàn)短路故障切除時(shí)電壓突增致保護(hù)誤動、變壓器各側(cè)負(fù)荷全部停電；③大面積停電事故引發(fā)；④勵(lì)磁涌流和斷路器受勵(lì)磁涌流電動力過大，而大幅度刺激對其本身的損傷更大；⑤電氣設(shè)備受勵(lì)磁涌流過電壓導(dǎo)致?lián)p毀嚴(yán)重；⑥電流互感器磁路、繼電保護(hù)裝置受勵(lì)磁涌流的直流分量、磁化、測量精度、保護(hù)裝置等影響，正確率大幅度下降；⑦嚴(yán)重污染電網(wǎng)質(zhì)量；⑧聯(lián)動其他設(shè)備無法正常工作。

2 引發(fā)勵(lì)磁涌流的原因

勵(lì)磁涌流是變壓器任一側(cè)繞組受外感電壓施壓驟增時(shí)，產(chǎn)生的磁鏈?zhǔn)睾愣ɡ碇写怕凤柡停▎螛O性的偏磁和剩磁極性磁通）疊加對變壓器抗勵(lì)磁電能力不足，直接引發(fā)大數(shù)值勵(lì)磁涌流。受偏磁極性和數(shù)值預(yù)外施電壓合閘相位角控制，剩磁極性與變壓器空投時(shí)的電源電壓相位角控制即可實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁涌流抑制。

以往的解決方法中，主要通過控制變壓器磁路飽和，通過開關(guān)管理，有效抑制勵(lì)磁涌流的效果。以物理或數(shù)學(xué)方法識別勵(lì)磁涌流特征，躲避變壓器空投電源時(shí)閉鎖繼電保護(hù)裝置。兩條道路選擇本無一例外偏離了正弦電壓的兩個(gè)峰值點(diǎn)（90°或270°），導(dǎo)致分相操作無法繼續(xù)。勵(lì)磁涌流合閘相位角、變壓器電磁參數(shù)等因素影響，導(dǎo)致勵(lì)磁涌流對電網(wǎng)的污染及電器設(shè)備的破壞性加大。

3 合閘控制策略下抑制變壓器勵(lì)磁涌流措施

3.1 變壓器勵(lì)磁涌流控制

剩磁、合閘相角及結(jié)構(gòu)參數(shù)對勵(lì)磁涌流的影響，是明確了漏磁通道的有效面積的差，對導(dǎo)致勵(lì)磁涌流存在差異因素及其后續(xù)變壓器的勵(lì)磁涌流控制最行之有效的措施。涌流抑制遵循的原則為：剩磁極性可知、偏磁極性可控、空投電源時(shí)偏磁與剩磁極性相反。Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ象限區(qū)間內(nèi)偏磁極性分別為正、正（初相角α）；負(fù)、負(fù)（Φp）；電源電壓波形監(jiān)測磁通波形來獲得剩磁極性、空投上電時(shí)產(chǎn)生偏磁Φp、電源電壓上電時(shí)的初相角α，即可達(dá)到抑制效果，如圖1 所示。

而變壓器勵(lì)磁涌流與前次分閘角α'在相差±60°時(shí)，α 與α'相近勵(lì)磁涌流如圖2 所示。

圖1 合閘控制策略下抑制變壓器勵(lì)磁涌流

圖2 空投變壓器時(shí)變壓鐵心中的磁通變化波形

3.2 電容器充電涌流抑制措施

對合閘角與電容器前次的分閘角α'相近，勵(lì)磁涌流的控制原理為：控制充電電壓、電容器斷電殘留電壓（二者極性相同、數(shù)值相近）。對于電力電容器而言，抑制作用表現(xiàn)在斷電后無須放電設(shè)備放電，就能達(dá)到有效抑制效果。

4 應(yīng)用實(shí)證分析

SID-3YL 型涌流抑制器的應(yīng)用，控制原理為：采用變壓器或電容器側(cè)斷路器控制回路；應(yīng)用長征MA40 系列框架式斷路器聯(lián)動分、合。信號來源：輸入SID-3YL來達(dá)到手動、自動裝置或繼電保護(hù)裝置的效果。SID-3YL 型涌流抑制器輸出以控制合分閘。

在應(yīng)用優(yōu)勢上，SID-3YL 型涌流抑制器的合閘控制效果主要體現(xiàn)在自動識別并保存分閘相角功能。RS-485 多通信上位機(jī)總線控制中，通過上位機(jī)合、分控制，GPS 全球定位系統(tǒng)實(shí)施對接，整體上執(zhí)行分閘控制并在3 s 內(nèi)經(jīng)現(xiàn)場總線廣播分閘時(shí)間及分閘相位角。電力電容器切換和投入使用前，無須執(zhí)行放電操作。UA、UB、UC出線配備三相分相或聯(lián)動操作斷路器，并不直接誘發(fā)勵(lì)磁涌流。相位差修正主要依靠變壓器初、次級繞組接線組。抑制機(jī)理的發(fā)揮受專用抑制算法控制，在變壓器初、次級電容負(fù)載中達(dá)到預(yù)期效果；實(shí)現(xiàn)兩臺或多臺并聯(lián)運(yùn)行變壓器投退控制。SID-3YL 型涌流抑制器與斷路器聯(lián)接的原理柜控制原理，如圖3 所示。

圖3 SID-3YL 型涌流抑制器與斷路器聯(lián)接的原理柜控制原理

5 結(jié)束語

變壓器抑制勵(lì)磁涌流的探究，主要基于勵(lì)磁涌流危害，從病因上加以改善，并通過合閘控制策略作為有效解決方法，在實(shí)踐中被證實(shí)為有效、可靠、安全、可行的抑制措施，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的推行效果。