抑制干式變壓器勵磁涌流的新方法

圖2-3是鐵磁材料的磁滯回線(xiàn)，描述了當磁路的勵磁線(xiàn)圈加交流電壓時(shí)，磁勢h也相應地從-Hc變?yōu)镠c，h產(chǎn)生的磁通(或磁通密度b=/s)在磁滯回線(xiàn)上會(huì )相應地變化。如果H在回路上某一點(diǎn)突然下降到零，B會(huì )立即下降到B軸對應的某一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)對應的B值就是剩磁Br?？梢钥闯?，剩磁的值和極性與激勵電壓的相角有關(guān)。如果在象限一和象限二切斷勵磁電源(即H=0)，剩磁為正或零，在象限三和象限四切斷勵磁電源，剩磁為負。3.勵磁涌流的抑制方法干式變壓器在正常帶電工作時(shí)，磁路中的主磁通波形與外加電源電壓波形基本相同，即正弦波。磁路中的磁通量比電源電壓滯后90。通過(guò)監測電源電壓波形可以監測到磁通波形，然后在電源電壓切斷時(shí)就可以得到剩磁的極性。干式變壓器由空氣供電時(shí)產(chǎn)生的磁偏 P也是如此。由于磁偏，象限一、四初始相角產(chǎn)生的磁偏為正，象限二、三初始相角產(chǎn)生的磁偏為負。顯然剩磁極性是已知的，偏置極性是可控的。只要電源下降時(shí)偏置極性與剩磁極性相反，浪涌電流就會(huì )被抑制。圖3-3是干式變壓器的一次電壓u、主磁通、剩磁Res和偏磁 p與開(kāi)啟角和閉合角的關(guān)系，以及電源電壓u的初始開(kāi)啟相角與剩磁Res的關(guān)系圖，當干式變壓器處于穩態(tài)時(shí)，主磁通滯后電源電壓90，如圖3-3中的曲線(xiàn)和曲線(xiàn)所示。干式變壓器空載上電時(shí)產(chǎn)生的偏磁，必須與穩態(tài)上電時(shí)電壓u曲線(xiàn)上的上電點(diǎn)對應的穩態(tài)磁通大小相等，極性相反，如圖3-3所示，曲線(xiàn)對應m點(diǎn)或n點(diǎn)的 P1和 p2。較大值可以達到穩定磁通的峰值 m，剩磁Res的幅值與磁路材料的特性有關(guān)。不難看出對應于相同閉合初始相角或打開(kāi)初始相角的磁偏和剩磁的極點(diǎn)。圖3-3干式變壓器的一次電壓U、主磁通、剩磁Res和磁偏 P與開(kāi)度角和合閘角的關(guān)系正好相反，也就是說(shuō)，開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)測量電源電壓的開(kāi)度角，被保存。當干式變壓器下次跌落時(shí)，合閘角等于'時(shí)選擇電源。磁偏可以從剩磁反過(guò)來(lái)，它們的合成磁通會(huì )小于飽和磁通sat(曲線(xiàn))(因為飽和磁通一般大于穩態(tài)磁通峰值)，磁路不會(huì )飽和，從而實(shí)現勵磁涌流的抑制。由于三相斷路器斷開(kāi)時(shí)三相電源電壓的三相開(kāi)相角和剩磁極性相差120，三相斷路器合閘時(shí)三相的初始合閘相角和磁偏極性也相差120，干式變壓器三相磁路中的偏磁和剩磁自然抵消，避免了斷路器只有分相分時(shí)操作才能抑制涌流的苛刻條件。因為只有在偏磁和剩磁極性相反的情況下才能抑制勵磁涌流，不需要完全抵消，所以當合閘角與之前的合閘角相差較大時(shí)，只要不加入偏磁和剩磁，磁路就不會(huì )飽和，大大降低了對斷路器操動(dòng)機構操作時(shí)間的精度要求，為該技術(shù)的實(shí)際應用奠定了基礎。通過(guò)將該抑制器與快速開(kāi)關(guān)連接 然而，當合閘角為0或180時(shí)，空投干式變壓器的勵磁涌流與先前的合閘角密切相關(guān)。當和靠近時(shí)(相隔約60)，浪涌電流被抑制。之后，和的偏差越大，涌入電流就越大?？梢钥闯?，例如斷路器的合閘時(shí)間漂移在3 ms以?xún)?，對涌流的抑制作用不大。真空斷路器和SF6斷路器的分合閘時(shí)間漂移均在1毫秒以?xún)?，能準確抑制勵磁涌流。需要指出的是，干式變壓器切除后留在三相磁路中的剩磁在正常情況下不會(huì )衰減消失，更不會(huì )改變極性。干式變壓器的鐵芯只有暴露在高于材料居里點(diǎn)的高溫下，剩磁才會(huì )衰減或消失，但一般電站不會(huì )出現這種情況。退一步說(shuō)，剩磁消失是好事。只要沒(méi)有剩磁，單先偏磁不會(huì )造成磁路飽和。4.電容器充電涌入電流的抑制電力電容器空投充電涌入電流的抑制也不需要在電壓過(guò)零時(shí)上電，而是在閉合角接近電容器之前的開(kāi)啟角時(shí)上電，即在電容器斷電時(shí)將與原殘壓極性相同、數值相近的充電電壓加到殘壓上，從而不產(chǎn)生充電涌入電流。根據這個(gè)原理，電力電容器不需要在停電后由放電設備放電，而是可以立即接通。圖4-1是相同開(kāi)啟角=180和不同閉合角對應的充電涌流變化曲線(xiàn)?？梢钥闯?，在接近=180時(shí)，充電涌入電流被大大抑制。與干式變壓器的勵磁涌流相比，電容器的充電涌流對合閘角敏感，即合閘斷路器的動(dòng)作時(shí)間漂移不宜過(guò)大。圖4-1不同合閘角(A相)對應的開(kāi)啟角=180充電涌流記錄曲線(xiàn)(A相)對于大量配備備用電源自動(dòng)投切裝置的電站具有重要意義。當工作電源因故障切斷時(shí)，與母線(xiàn)相連的電容器組將立即接通，備用電源自動(dòng)投切裝置在接通備用電源后，將立即切換到剛剛拆除的電容器組中，以保證備用電源自動(dòng)投切裝置運行前后的無(wú)功功率和電壓水平都不高，這樣不僅省去了電容器的放電設備，而且備用電源投入運行時(shí)也基本沒(méi)有擾動(dòng)。5.浪涌抑制器浪涌抑制的幾個(gè)典型應用實(shí)例器與斷路器聯(lián)接的原理柜圖如圖5-1：圖5-1 控制原理框圖 涌流抑制器接入被控電路的電流及電壓信號，獲取三相電源的分閘角和合閘角。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用方式有以下四種，如圖5-2至圖5-5。配置要點(diǎn)如下： 圖5-2 系統聯(lián)絡(luò )變的涌流抑制器配置圖