预充磁在抑制变压器空载合闸励磁涌流中的作用

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1、船电技术2009年第1期Vol.29No.12009.1预充磁在抑制变压器空载合闸励磁涌流中的作用陈瑞（中国船舶重工集团第七O一研究所，武汉430064）摘要：本文首先分析了变压器空载合闸时的瞬变过程、变压器励磁涌流形成的机理以及现有的变压器励磁涌流抑制技术，然后阐述了预充磁是通过改变变压器合闸时的初始状态来达到减小变压器励磁涌流的目的，最后利用仿真验证了在原方预充磁可以显著抑制励磁涌流。关键词：变压器励磁涌流预充磁中图分类号：TM922.73文献标识码：A文章编号：1003-4862（2009）01-00

2、24-03TheEffectofPro-magnetizationatRestrainingInrushCurrentforSwitching-inNo-LoadTransformerChenRui(No.701instituteofCSIC,Wuhan430064,China)Abstract:Thispaperfirstlyanalysestheinstantaneouschangeprocessduringthetransformerno-loadswitchingandthereasonofinru

3、shcurrent.Itexplainsthatpro-magnetizationistoreducetheinrushcurrentthroughchangingtheinitialstateofthetransformer.Finallybyusingthesimulationitprovethatpro-magnetizationattheoriginalsidecanobservablyrestraintheinrushcurrent.Keywords:transformer;inrushcurre

4、nt;pro-magnetization大量的高频谐波），引起舰船电网中的谐振现象；1引言电磁干扰，影响变压器周围设备的运行等。变压器是舰船电力系统中重要的设备，它的为了减小励磁涌流对电力系统的影响，通常[2]安全性和稳定性对整个舰船电力系统的运行是很采取的方法是在合闸回路串联电阻来限制涌流重要的。稳态运行时，变压器的励磁电流只有其的幅值和暂态过程，但该方法增加了投资费用和[1]额定电流的1％～2%。但当变压器空载投入电操作的复杂性。随着开关技术的发展，出现了选[3,4]网时，由于变压器铁心磁通的饱和以及铁

5、心材料相分合闸技术，但由于变压器中的剩磁难以测的非线性特征，会产生很大的励磁涌流，其幅值量以及断路器动作分散性和触头预击穿等因数的达到额定电流的数十倍。这种励磁涌流给舰船电影响，所以该方法在实际应用中还存在问题。还[5]力系统及变压器本身带来了一系列的危害，例如：有学者提出了一种通过改变一、二次绕组分布会损害变压器的绝缘，使变压器绕组机械应力增来抑制励磁涌流的方法，该方法是通过增加合闸大，导致变压器绕组变形；导致变压器保护装置过程中变压器的自感来达到抑制变压器励磁涌流的误动作；造成舰船电网电能质量的下降（包

6、括目的。但该方法改变了变压器的内部结构，可能收稿日期：2008-07-08作者简介：陈瑞（1981-），研究生，专业方向：电力电子与电力传动。24Vol.29No.12009.1船电技术2009年第1期会给变压器的稳态运行带来问题。为：φ=−Φ[cos(ωαt+)cos−α]（6）m本文主要研究的是在变压器一次侧进行预充磁时对变压器空载合闸时励磁涌流的影响。上式表明，合闸时磁通的大小与初始条件有关，即与电压u的初始角α有关。当α=0时合闸，2变压器空载合闸时的瞬变过程1此时有：φ=Φ(1cos−ωt)（7）

7、m图1所示为单相变压器空载合闸时的示意在这种情况下合闸，变压器中的磁通在半个图。图中，变压器二次侧开路、一次侧在t=0时周期时，将到达最大值2Φm。合闸到电压为u1的电网上。其中3变压器励磁涌流产生机理uUt=+2sin(ωα)(1)11变压器涌流主要由变压器的磁饱和特性以及式中，α为t=0时电压u1的初始相位。铁心材料的非线性特征所引起的。根据上面对变在t≥0期间，变压器一次绕组中电流i1满足压器空载合闸时瞬变过程的分析，得到了空载合如下微分方程式闸时与一次绕组交链的总磁通大小。由于铁心的dφiR+=N2

8、sin(uωαt+)(2)磁饱和特性，如图2所示，当磁通φ小于s时，1111dt产生的励磁电流为0；当大于s时，则励磁电流Φ会急剧上升。故S点相当于为磁饱和特性曲线的i阈值，对应于右图中，相当于时间点θ1和θ2。当1u时间处于θ1和θ2之间时，将产生励磁涌流，反之NN112θθ+12励磁电流将会很小。当t=时，磁通和励2磁涌流达到最大。由于磁饱和特性及铁心材料的图1变压器空载合闸示意图非线性特征，产生的励磁涌流幅