合闸控制策略下抑制变压器励磁涌流措施研究

2020-09-24周正琪

设备管理与维修 2020年16期

周正琪

（泰州海田电气制造有限公司，江苏泰州 225300）

0 引言

XMG-1 系列重合闸控制器是专门用于开关本体的智能控制设备，具备速断、过流三段式、零序保护和重合闸功能。励磁涌流的产生主要受电容器电网投入环节对电力系统的影响，受大涌流、强干扰引发的电容器紧急关停，直接有损开关器件寿命，在解决措施上需强制抑制。变压器励磁涌流与其原理相似，均以电压过零投入方式作为抑制涌流的可行性举措。就合闸控制策略下抑制变压器励磁涌流措施作如下分析。

1 励磁涌流危害

①励磁涌流直接引发变压器继电保护装置误动、导致变压器投运屡屡失败；②出现短路故障切除时电压突增致保护误动、变压器各侧负荷全部停电；③大面积停电事故引发；④励磁涌流和断路器受励磁涌流电动力过大，而大幅度刺激对其本身的损伤更大；⑤电气设备受励磁涌流过电压导致损毁严重；⑥电流互感器磁路、继电保护装置受励磁涌流的直流分量、磁化、测量精度、保护装置等影响，正确率大幅度下降；⑦严重污染电网质量；⑧联动其他设备无法正常工作。

2 引发励磁涌流的原因

励磁涌流是变压器任一侧绕组受外感电压施压骤增时，产生的磁链守恒定理中磁路饱和（单极性的偏磁和剩磁极性磁通）叠加对变压器抗励磁电能力不足，直接引发大数值励磁涌流。受偏磁极性和数值预外施电压合闸相位角控制，剩磁极性与变压器空投时的电源电压相位角控制即可实现励磁涌流抑制。

以往的解决方法中，主要通过控制变压器磁路饱和，通过开关管理，有效抑制励磁涌流的效果。以物理或数学方法识别励磁涌流特征，躲避变压器空投电源时闭锁继电保护装置。两条道路选择本无一例外偏离了正弦电压的两个峰值点（90°或270°），导致分相操作无法继续。励磁涌流合闸相位角、变压器电磁参数等因素影响，导致励磁涌流对电网的污染及电器设备的破坏性加大。

3 合闸控制策略下抑制变压器励磁涌流措施

3.1 变压器励磁涌流控制

剩磁、合闸相角及结构参数对励磁涌流的影响，是明确了漏磁通道的有效面积的差，对导致励磁涌流存在差异因素及其后续变压器的励磁涌流控制最行之有效的措施。涌流抑制遵循的原则为：剩磁极性可知、偏磁极性可控、空投电源时偏磁与剩磁极性相反。Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅲ象限区间内偏磁极性分别为正、正（初相角α）；负、负（Φp）；电源电压波形监测磁通波形来获得剩磁极性、空投上电时产生偏磁Φp、电源电压上电时的初相角α，即可达到抑制效果，如图1 所示。

而变压器励磁涌流与前次分闸角α'在相差±60°时，α 与α'相近励磁涌流如图2 所示。

图1 合闸控制策略下抑制变压器励磁涌流

图2 空投变压器时变压铁心中的磁通变化波形

3.2 电容器充电涌流抑制措施

对合闸角与电容器前次的分闸角α'相近，励磁涌流的控制原理为：控制充电电压、电容器断电残留电压（二者极性相同、数值相近）。对于电力电容器而言，抑制作用表现在断电后无须放电设备放电，就能达到有效抑制效果。

4 应用实证分析

SID-3YL 型涌流抑制器的应用，控制原理为：采用变压器或电容器侧断路器控制回路；应用长征MA40 系列框架式断路器联动分、合。信号来源：输入SID-3YL来达到手动、自动装置或继电保护装置的效果。SID-3YL 型涌流抑制器输出以控制合分闸。

在应用优势上，SID-3YL 型涌流抑制器的合闸控制效果主要体现在自动识别并保存分闸相角功能。RS-485 多通信上位机总线控制中，通过上位机合、分控制，GPS 全球定位系统实施对接，整体上执行分闸控制并在3 s 内经现场总线广播分闸时间及分闸相位角。电力电容器切换和投入使用前，无须执行放电操作。UA、UB、UC出线配备三相分相或联动操作断路器，并不直接诱发励磁涌流。相位差修正主要依靠变压器初、次级绕组接线组。抑制机理的发挥受专用抑制算法控制，在变压器初、次级电容负载中达到预期效果；实现两台或多台并联运行变压器投退控制。SID-3YL 型涌流抑制器与断路器联接的原理柜控制原理，如图3 所示。