CN115347533B - 一种大型变压器减小励磁涌流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型变压器减小励磁涌流的方法，属于电力系统领域，步骤1：对A相变压器进行消磁；步骤2：对B相变压器进行消磁，然后用直流恒流电源给B变压器充磁，B相变压器套管接直流电源负极，中性点接直流电源正极；步骤3：对C相变压器进行消磁，然后用直流恒流电源给C变压器充磁，C相变压器套管接直流电源正极，中性点接直流电源负极；步骤4：在A相电压幅值最高点合闸。本发明解决了现有变压器合闸励磁涌流造成的保护误动作和对设备的冲击的问题，通过预加已知励磁，再控制大型变压器合闸角度，利用已知剩磁减小励磁涌流。

Description

一种大型变压器减小励磁涌流的方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种大型变压器减小励磁涌流的方法。

背景技术

大型电力变压器是电力系统中的关键设备，在电网安全运行中具有极其重要的作用。随着送电距离也越来越远，电力变压器的容量越来越大，电压等级越来越高，大型电力变压器合闸励磁涌流的影响问题也逐渐凸显。由于变压器内部铁芯磁特性的影响，空载投入变压器时，会出现励磁涌流，有时变压器励磁涌流可达变压器额定电流的6-8倍。

当变压器投入运行时，过大的励磁涌流会造成变压器振动声响明显增大，在励磁电流中短时间产生大量非对称偶次谐波，零序电流也会增大数倍。这不仅增加了变压器的损坏风险，还可能引起变压器的保护装置动作，造成合闸失败；变压器的异常振动，会对变压器的结构件产生影响，降低变压器的可靠性；零序电流增大，严重时会影响附近正常运行的变压器，甚至跳闸，威胁电网运行安全。

目前国内外主要研究的方向是通过消除变压器剩磁对励磁涌流的影响；另外就是控制合闸角度，尽量较少励磁涌流。但由于三相电源同步合闸，电力变压器空载合闸时合闸角度有随机性，由于合闸角度不同，产生的励磁涌流也足以使大型变压器差动保护动作，造成合闸失败。国内现有合闸角度控制装置，对电网的三相正弦波交流电也不能找到一个理论上理想的合闸角。

基于上述原因，研究减小变压器励磁涌流的方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型变压器减小励磁涌流的方法，通过预加已知励磁，再控制大型变压器合闸角度，利用已知剩磁减小励磁涌流，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大型变压器减小励磁涌流的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：对变压器A相的绕组进行消磁；

步骤2：对变压器B相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器B相的绕组充磁，变压器B相套管接直流电源负极，中性点接直流电源正极；

步骤3：对变压器C相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器C相的绕组充磁，变压器C相套管接直流电源正极，中性点接直流电源负极；

步骤4：在A相电压幅值最高点合闸。

进一步地，所述步骤2中充磁还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器B相铁芯上即有剩磁通。

进一步地，所述步骤3中充磁还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器C相铁芯上即有剩磁通。

进一步地，所述变压器B相的剩磁方向与变压器C相的剩磁方向相反。

进一步地，基于步骤2中用直流恒流电源给变压器B相的绕组充磁和步骤3中用直流恒流电源给变压器C相的绕组充磁，在变压器励磁过渡过程中，其励磁磁通暂态过程可用以下方程计算：

。

进一步地，依据磁链守恒定理，合闸瞬间磁路中磁链不能突变，即可求出积分常数C如下：

。

进一步地，所述磁通

的计算公式如下：

其中：

为：

为总磁通的幅值，由此变压器外施电压U1在不同初相角α合闸时所产生的磁通

都不相同。

进一步地，所述磁通在合闸过渡过程中可分为强迫分量和衰减的自由分量两部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提出的大型变压器减小励磁涌流的方法，使三个大型单相变压器都具有尽量小的合闸涌流，使合闸涌流造成的三相不平衡减小，从而防止保护误动作，降低励磁涌流的影响；

2、本发明提出的大型变压器减小励磁涌流的方法，利用剩磁方向与变压器初始励磁磁通方向相互抵消的方法减小变压器合闸时的励磁涌流。充分利用变压器剩磁抑制涌流，使变压器剩磁变害废为利，在三相交流电力系统中，使大型电力变压器合闸励磁涌流达到较低的水平，解决了由于大型电力变压器合闸励磁涌流造成的保护误动作和对变压器本身的冲击，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明的大型变压器减小励磁涌流的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种大型变压器减小励磁涌流的方法，包括如下步骤：

步骤1：对变压器A相的绕组进行消磁；步骤2：对变压器B相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器B相充磁，变压器B相套管接直流电源负极，中性点接直流电源正极，还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器B相铁芯上即有剩磁通；步骤3：对变压器C相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器C相的绕组充磁，变压器C相套管接直流电源正极，中性点接直流电源负极，还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器C相铁芯上即有剩磁通，变压器B相的剩磁方向与变压器C相的剩磁方向相反；步骤4：在A相电压幅值最高点合闸。

在变压器励磁过渡过程中，其励磁磁通暂态过程可用以下方程表述：

依据磁链守恒定理，合闸瞬间磁路中磁链不能突变，即可求出积分常数C：

磁通

可以表述为：

其中：

为：

为总磁通的幅值，由此变压器外施电压U1在不同初相角α合闸时所产生的磁通

都不相同。

从上面的公式中明细看出，合闸过渡过程的磁通可分成两部分，分别为强迫分量和衰减的自由分量。如果在合闸瞬间，电压正好达到最大值时，则磁通的瞬时值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通。在这种情况下，变压器不会产生励磁涌流。

当合闸瞬间电压为零值时，它在铁芯中所建立的磁通为最大值

。可是，由于铁芯中的磁通不能突变，既然合闸前铁芯中没有磁通，这一瞬间仍要保持磁通为零。因此，在铁芯中就出现一个非周期分量的磁通，其幅值为

。

这时，铁芯里的总磁通

应看成两个磁通相加而成。由于磁通是双标量，铁芯中合闸瞬间磁通为2

，如果合闸时铁芯还有剩磁

0，磁通

还会更大，实际运行中可达到2.7倍的

。因此，在电压瞬时值为零时合闸情况最严重。

本实施例中先对变压器A相的绕组进行消磁，然后在A相电压为最大值附近合闸，这样变压器A相不会产生励磁涌流或励磁涌流很小。

由于B相电压滞后A相电压120度，C相电压超前A相电压120度。按上述原理在B相和变压器C相的绕组上将产生较大的励磁涌流。

在变压器B、C两相没有剩磁或剩磁方向与磁通方向一致时，变压器B、C两相有较大的励磁涌流。若变压器B、C两相中有与磁通方向相反的剩磁，变压器B、C两相上的励磁涌流将会大大减小。

综上所述：本发明提出的大型变压器减小励磁涌流的方法，针对现有消磁法和合闸相位控制法等技术都没能彻底解决大型电力变压器合闸励磁涌流造成的保护误动作和对设备的冲击，本发明利用剩磁和变压器铁芯储能，抵消励磁磁通造成的涌流，使其变害为利，彻底解决了大型电力变压器在三相交流电力系统中，由于空载合闸时的励磁涌流造成的危害；本发明也可以解决在其它具有剩磁特性的电力设备合闸时造成的冲击，也适用于其它角度合闸，结合在不同三相变压器上加已知方向剩磁的方法，都属于本方案的范畴。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种大型变压器减小励磁涌流的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：对变压器A相的绕组进行消磁；

步骤2：对变压器B相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器B相的绕组充磁，变压器B相套管接直流电源负极，中性点接直流电源正极；

步骤3：对变压器C相的绕组进行消磁，然后用直流恒流电源给变压器C相的绕组充磁，变压器C相套管接直流电源正极，中性点接直流电源负极；

步骤4：在A相电压幅值最高点合闸；

基于步骤2中用直流恒流电源给变压器B相的绕组充磁和步骤3中用直流恒流电源给变压器C相的绕组充磁，在变压器励磁过渡过程中，其励磁磁通暂态过程可用以下方程计算：

；

依据磁链守恒定理，合闸瞬间磁路中磁链不能突变，即可求出积分常数C如下：

；

磁通

的计算公式如下：

其中：

为：

为总磁通的幅值，由此变压器外施电压U1在不同初相角α合闸时所产生的磁通

都不相同；

磁通在合闸过渡过程中可分为强迫分量和衰减的自由分量两部分。

2.根据权利要求1所述的一种大型变压器减小励磁涌流的方法，其特征在于：所述步骤2中充磁还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器B相铁芯上即有剩磁通。

3.根据权利要求1所述的一种大型变压器减小励磁涌流的方法，其特征在于：所述步骤3中充磁还可以用直流电阻测试仪给变压器充磁，到达一定电流即刻停止充电，进行放电，在变压器C相铁芯上即有剩磁通。

4.根据权利要求1所述的一种大型变压器减小励磁涌流的方法，其特征在于：所述步骤3中变压器B相的剩磁方向与变压器C相的剩磁方向相反。

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