空载变压器的励磁涌流研究

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1、第25卷第1期电力学报Vo1．25NO．12010年2月joURNALOFELECTRICPOWERFeb．2O10文章编号：1005—6548(2010)01—0037—03空载变压器的励磁涌流研究吴清华，张彼德(西华大学电气信息学院，成都610039)摘要：为降低变压器空载合闸过程中，产生幅值很大的励磁涌流，避免引起继保装置的误动作、电能质量下降、甚至系统瘫痪。根据变压器的工作原理，推导出了剩磁的计算公式，然后采用选相关合技术，在系统电压即将产生的预感应磁通与剩磁的大小和方向一致时投入变压器。选相关合技术是有效抑制电力

2、系统操作过电压和涌流以及全面提高电能质量的关键技术。并通过ATP—EMTP建立仿真模型，验证了选相关舍技术。结果表明：选相关合技术能够有效地削弱变压器空载投入时的励磁涌流。关键词：变压器；选相关合；励磁涌流；剩磁；ATP—EMTP中图分类号：TM41文献标识码：A变压器是电力系统的重要电气设备，广泛应用励磁涌流中含有的直流分量和高次谐波分量，于电力系统的发电、配电和输电等各个环节，因而其随时间衰减，其衰减时问取决于回路电阻和电抗，一安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定的工般大容量变压器约为5～10S，小容量变压器约为作。

3、空载合闸是变压器最常见的操作之一，在这个0．2S左右。[]过程中，会产生幅值很大的励磁涌流。2选相关合技术的原理1励磁涌流产生的机理如前所述，投入空载变压器的暂态过程会带来变压器是基于电磁感应原理的一种静止元件。不可忽略的负面效应，为了满足电网发展和电力用在电能一磁能一电能能量转换过程中，它必须首先建立户对高质量、高可靠供电的需求，目前所采用的传统一定的磁场，而在建立磁场的过程中，变压器绕组中措施不能从根本上解决问题，于是人们提出了选相就会产生一定的励磁电流。近年来研究表明，当空载关合技术。选相关合技术的概念最早出现于2O

4、世变压器稳态运行时，励磁电流很小，仅为额定电流的纪70年代，又称同步关合技术或者相控投切技术，0．35～1O。但当变压器空载合闸时，由于变压器是根据变压器三相绕组内的磁通变化规律及剩磁的铁芯剩磁的影响以及合闸初相角的随机性会使铁芯状态，通过分相控制断路器的合闸时间，从而控制变磁通趋于饱和，从而产生幅值很大的励磁涌流。因为压器空载投入时系统电压的初相角，把变压器暂态变压器的铁芯磁化特性决定了该电流与磁场的关系，冲击降低到最小程度，抑制励磁涌流的产生。l3所以铁芯饱和程度越大，产生磁场所需要的励磁电流(1)剩磁计算公式的推导。

5、就越大。[13特别是当变压器在电压过零点合闸时，由目前在讨论变压器励磁涌流问题时有争议的原于铁芯中磁通最大，铁芯严重饱和，因此产生最大的始数据就是剩磁，剩磁的大小直接关系到变压器励励磁涌流，其最大峰值可达到变压器额定电流的6～磁涌流的幅值，因此它是研究励磁涌流的一个关键8倍。这样大的励磁涌流可能会引起继电保护装置问题。对于三相变压器，三相铁芯剩磁不同，则各相的误动作；诱发操作过电压，损坏电气设备；造成电网最佳合闸时刻也不相同。因此在研究变压器铁芯磁电压和频率的波动；励磁涌流包含的大量谐波也会对通量的暂态过程时，除了要知道铁

6、芯磁通和电流之电能质量造成严重的污染。因此对变压器励磁涌流间的关系，还必须确定所建模型铁芯中的剩磁。_4的暂态仿真研究有着重要的意义。设外施电压按正弦规律变化：收稿日期：2009—12—10作者简介：吴清华(1983一)，男，湖南怀化人，硕士研究生，主要研究方向为电力系统设备在线监测与故障诊断，(E—mail)wsasdwq~s@126．corn38电力学报第25卷Ul(￡)一Usin(cot+a)．(1)足工程计算的要求。EMTP程序主要用于模拟计空载运行时，变压器一次绕组感应电动势的瞬时值为：算电力系统的电磁暂态过程，

7、它可以对电力网络中所感兴趣的参数进行预测，特别是在电路受到某些el(￡)一一N．(2)扰动，如合闸或故障之类的扰动后的分析。并且原方的电动势平衡方程为：EMTP拥有对于暂态研究非常重要的众多线路模U1(￡)一一e1(￡)一1()+R1Io≈～e1()．(3)型，非常适合研究电力系统过电压，电力系统载波和设断路器分闸时间为t，由于磁通不能突变，断路不对称的复杂故障。其仿真电路计算的原理是：根器分闸后磁通虽不再交变，但其幅值不会降为0，这据元件的不同特性，建立相应的代数方程、常微分方便是剩磁。其计算公式为：程和偏微分方程，形成

8、节点导纳矩阵，采用优化节点=一舢一⋯洲一编号技术和稀疏矩阵算法，以节点电压为未知量，利用矩阵三角分解求解，最后求得各支路的电流、电压lropensin(~ot+a)dt一和所消耗的功率、能量]。本文借助ATP—EMTP建立了电力系统仿真模一÷cos(cot。pen+口)===型。变压器采用Yn／dl1接