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1、多台变压器空载合闸励磁涌流及其抑制方案的研究摘要：随着社会经济的不断进步，电力系统也在不断完善。变压器作为电力系统中最重要的设备之一，是否正常运行对于电力系统的整体稳定性有直接的影响。实际上，变压器在运行过程中，经常会因为合闸励磁涌流而发生变压器保护装置误动，所以必须要采取有效的保护方案。本文从多台变压器合闸产生涌流的原理入手，分析多台变压器的励磁涌流，探讨多台变压器励磁涌流的抑制措施。关键词：变压器；合闸；励磁涌流；抑制方案 国内外学者在研究单台变压器空载合闸涌流的抑制、励磁涌流的机理及其鉴别方法等方面取得了较大的成果，但是这方面的研究主要是针对单台合闸励磁涌流，很少涉及到多台变压器同时空载
2、合闸产生励磁涌流，相应的抑制方法也就更少了 1。所以研究多台变压器空载合闸励磁涌流及其抑制方案具有非常重要的意义。1. 涌流产生的基本原理励磁涌流产生的根本原因是变压器空载合闸时变压器的铁心饱和。单项变压器空载合闸等效电路图如图 1 所示。图 1 单项变压器空载合闸等效电路图分析图 1 的单项变压器空载合闸等效电路图，按照基尔霍夫定律，得出：Us=Um sin（ t+）=Ri+dtUs=Um sin（ t+）（1）式中，U s 是指电源电压。=（L s+L1+Lm）i=LiR=Rs+R1（1）式可以用以下公式表示：Us=Um sin（ t+）=R + （2）Ldt对微分方程（2）求解，得出：（
3、t）=- mcos（ t+）+（ + mcos）e - （3）t在（3）式中：- m = ； 是指剩磁；t=22LRURL如果合闸交阿尔法等于 0，通过（3）式可以得出，半个周期后，变压器中的磁通将出现最大值： （t）2 m+ 。通过变压器的励磁曲线特性，发现在磁通饱和之后，电流会迅速增加，最终产生的励磁涌流。励磁涌流的波形偏向时间轴一侧，具有间断交。第一个周期达到最大值之后，会慢慢降低，最终稳定的运行 2。Matlab 仿真结果如图 2 所示。（1）图 2 变压器空载合闸励磁涌流波形2.多台变压器励磁涌流分析多台变压器同时合闸电路如图 3 所示。图 3 多台变压器同时合闸电路以四台变压器为例
4、，在图 3 中，L s、R s 是系统等效电感和电阻，R 1、R 2、R 3、R 4 和L1、L 2、L 3、L 4 分别是变压器 T1、T 2、T 3、T 4 的电阻和电感。选择 T1 为例分析磁链关系。磁链关系式如下：=Us-Rsis-R1i1 （4）dt在不考虑剩磁的情况下，一个周期的磁链变化情况如下：1（2）- 1（0）= d20sU0si-diR一个周期的变化量为： 1=- （6）201siR假设 ik 是其他之路的电流之和，为： ik=i2+i3+i4=is-i1也可以将（6）式改写成： 1=- （7） 0 s32s diiR如果合闸时产生的励磁涌流方向为正，通过（6）式得出 10
5、，变压器周期变量 0，这是因为系统电阻 Rs 和变压器励磁电阻 Ri（i=1,2,3,4）导致变压器饱和程度降低而造成的。在（7）式，第一部分是由第 i（i=1,2,3,4 ）台变压器自身涌流在系统阻抗及变压器内部阻抗上的作用所导致，第二部分是同时合闸的相邻变压器涌流在系统阻抗上作用所导致。所以系统阻抗会使得并联变压器之间磁链会相互作用。在变压器群众，如果有很多的一次性合闸变压器，系统阻抗所产生的减弱作用就会很强。也就是说，随着空载合闸变压器数量的增加，每台变压器的峰值相对于单台合闸的峰值就越小 3。对四台并联变压器进行Matlab 仿真，变压器选定的参数为：额定容量 SN=1MVA，额定电压
6、比为：，一次回路参数为 L1=0.008p.u，R 1=0.2p.u。得到的仿真结果如图 4 所示。VUN40k12四台变压器空载合闸的峰值电流为 614A，也就是说平均每台电流为 153.5A，比图 2 中的单台励磁涌流 222A 要小很多。（5）图 4 四台并联变压器空载合闸励磁总电流3.多台变压器励磁涌流的抑制方案研究主电路上加电路方案：根据（7）式： 1=- ， 20 s321s diiRR加上电阻 Rz 后，得出（8）式： 1=- 20 zs321s diiR可以看出，在（8）式前后都起到了降低 1 的作用，减小了涌流峰值。如图 4 所示，Rz 并联开关 K 在变压器合闸时断开，所以
7、 Rz 接入电路，就会起到抑制涌流作用。一段时间后，电流低于安全值，开关 K 就会再闭合，切除 Rz，以免主线路上的电阻过大而导致能量的消耗。图 4 加装系统电阻的多台变压器合闸电路实施抑制保护方案之后，主电路电流变化波形如图 5 所示，当开关 K 闭合之后，R z 短路依然会产生涌流，此时电阻 Rz 如果选取过大，就会产生过大的短路涌流。所以要选择合适的电阻，确保短路涌流和合作涌流都被抑制在同一合理值之下 4。图 5 实施抑制保护方案之后的主电路电流变化波形3.结语本文主要是将单台变压器合闸推导到多台变压器不同合闸方式的情况下，这些情况更加符合实际情况，在日后的研究中，可以以这些理论为基础提出相应的具体抑制方案。参考文献：1傅伟,赵莉华,梁勇,何祥龙,牛中伟. 多台变压器空载合闸励磁涌流及其抑制方案的研究J. 电力系统保护与控制,2015,01:28-33. 2钱伟康,陈婷婷,王良秀,王乐,倪凤燕,张学瑾. 船用变压器励磁涌流及预充磁技术研究J. 船舶工程,2014,06:56-59+67. 3刘晓华,黄静,阮绵晖,曾庆辉. 一种计算空投变压器励磁涌流最大值的方法J. 高压电器,2014,04:120-124+130. 4王贵年,卢琪,孙辉,张媛. 核电厂主变压器空载合闸励磁涌流控制的分析J. 电力系统及其自动化学报,2014,10:84-90.
