蔡思賢

摘 要：為滿足生活、生產(chǎn)用電的各類需求，供電系統(tǒng)除了要完成電能輸送外還要對入戶電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就需要設(shè)立變電站來完成。變壓器是變電站的主要設(shè)備之一，主要進(jìn)行電力系統(tǒng)中電壓的轉(zhuǎn)換及電能分配等，利用電磁感應(yīng)的原理來改變電壓。本文主要針對變壓器工作中出現(xiàn)的勵磁涌流和應(yīng)涌流兩種涌流現(xiàn)象來探討變壓器涌流過大的原因，并通過實(shí)例分析來探討涌流抑制裝置的作用及應(yīng)用，以更好地完成變電站變壓器供電工作。

關(guān)鍵詞：變壓器；涌流；抑制裝置

中圖分類號：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，對電能及電力資源的使用也越來越廣泛，電為生產(chǎn)、生活提供基本的動力保障。發(fā)電廠在對外進(jìn)行電能輸送時，為了滿足遠(yuǎn)距離的電能輸送，采取高電壓輸送模式，與此同時，需要設(shè)立變電站來連接發(fā)電廠到用戶，以進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)，滿足使用需求。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變電流的裝置，是變電站中的主要設(shè)備，對于電能的持續(xù)、穩(wěn)定、安全供應(yīng)具有重要作用，變壓器涌流又對變壓器的工作效能有重要影響。

1 變壓器涌流及導(dǎo)致變壓器涌流過大的原因

所謂的變壓器涌流，指的是空載變壓器在剛剛接上電源的時候，在電源側(cè)會出現(xiàn)超出額定電流很多倍的電流，進(jìn)而對正常供電造成不良影響；產(chǎn)生涌流的基本的原因出現(xiàn)在變壓器內(nèi)部的鐵心磁化曲線出現(xiàn)的非線性變化，涌流在時間上是連續(xù)存在的，但會呈現(xiàn)出暫態(tài)電流的狀態(tài)。勵磁涌流和和應(yīng)涌流是變壓器涌流的兩種常見形式，一旦發(fā)生涌流會破壞變壓器的保護(hù)功能的發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致電氣設(shè)備的破壞、影響整個電力系統(tǒng)，了解變壓器涌流及其產(chǎn)生原因和影響因素是發(fā)揮變壓器功用、發(fā)揮變電站功用的重要保障。

電路流通過程中一旦產(chǎn)生勵磁涌流，其大小能夠達(dá)到額定電流的8倍左右，破壞作用可想而知?！爱?dāng)變壓器進(jìn)行空載合閘或變壓器外部故障被切除后電壓突然恢復(fù)時，由于其磁鏈不能突變，從而產(chǎn)生非周期磁鏈，使得磁鏈支路飽和”，進(jìn)而產(chǎn)生勵磁涌流。產(chǎn)生勵磁涌流后會導(dǎo)致變電站變壓器的作用受到限制，出現(xiàn)電壓急劇下降、大量諧波涌入電網(wǎng)等現(xiàn)象，這對于整個電力系統(tǒng)中的部分設(shè)施設(shè)備都會造成影響，出現(xiàn)諸如計算機(jī)死機(jī)、繼電保護(hù)設(shè)備的實(shí)效等等，影響嚴(yán)重?？蛰d充電是變壓器產(chǎn)生大量勵磁涌流的原因之一，“同時對多個變電站的主變壓器空載充電，會在變壓器高壓側(cè)產(chǎn)生大量的勵磁涌流，并在主變壓器繞組中電磁感應(yīng)出較高的暫態(tài)過電壓”，一旦變電站中的多個變壓器都產(chǎn)生過量的勵磁涌流并匯集到一起，就會影響到原有的線路所具有的保護(hù)性能的閾值，進(jìn)而產(chǎn)生跳閘、線路中斷等供電事故。

相較于勵磁涌流，和應(yīng)涌流的產(chǎn)生原因還多受變壓器外部的諸多因素的影響，其產(chǎn)生的形式呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)；同時值得注意的是，和應(yīng)涌流產(chǎn)生后造成的危害和影響具有一定的滯后性和隱蔽性，這對及時發(fā)現(xiàn)故障并保障線路正常工作提出了更高要求，因此，正確認(rèn)識和應(yīng)涌流并了解其產(chǎn)生原理及危害頗具必要性。一般來說，“空投變壓器的磁鏈最大值在合閘后的很短時間內(nèi)達(dá)到，而運(yùn)行變壓器的磁鏈要經(jīng)過一段時間才能達(dá)到”，根據(jù)這一原理，在合閘之后很短的時間內(nèi)會產(chǎn)生起始涌流，繼而和應(yīng)涌流會逐漸達(dá)到一個峰值，達(dá)到最大之后又有一個逐漸衰退的過程。和應(yīng)涌流的大小還與系統(tǒng)電源和變壓器之間的電阻有關(guān)系，當(dāng)整個電力系統(tǒng)的電源和變電站變壓器之間的線路的阻值較大時，對和應(yīng)涌流的產(chǎn)生發(fā)揮更加積極的推動作用，阻值越大，就能夠以越快的速度使得變電站變壓器達(dá)到飽和速度，進(jìn)而就會產(chǎn)生越大的和應(yīng)涌流；與此相反，當(dāng)系統(tǒng)電源與運(yùn)行的變電站變壓器之間線路的電感較小時，變電站變壓器達(dá)到飽和狀態(tài)的時間就會較長、速度較慢，進(jìn)而就會產(chǎn)生較小的和應(yīng)涌流。另外，變電站變壓器實(shí)際運(yùn)行中會受到多種電源的影響，系統(tǒng)電源、供電方式等都會對線路中電能的流動和和應(yīng)涌流的產(chǎn)生及其大小造成影響。

2 變壓器涌流抑制裝置的應(yīng)用

變壓器涌流抑制裝置是為抑制變壓器涌流的儀器設(shè)備，減小變壓器涌流，進(jìn)而對傳輸線路和電力安全起到保護(hù)作用，涌流抑制器的使用不僅對減小沖擊主變時對系統(tǒng)的影響有明顯的效果，而且對于保護(hù)自身的設(shè)備和較少保護(hù)誤動的概率也是有很大的作用的。涌流抑制器的基本工作原理是通過控制變壓器空投時電源電壓的合閘相位角，讓勵磁、偏磁極性相反，進(jìn)而消除產(chǎn)生勵磁涌流的要素（磁路飽和），進(jìn)而控制勵磁涌流的產(chǎn)生及大小，而且對于保護(hù)自身的設(shè)備和較少保護(hù)誤動的概率也是有很大的作用的。涌流抑制器的正是通過是對合閘點(diǎn)進(jìn)行控制，調(diào)整合閘時間，從而控制涌流的產(chǎn)生及大小。涌流抑制器上的測量裝置能夠?qū)嗦菲鞴ぷ鬟^程中產(chǎn)生脫離回路電源時的時間差進(jìn)行測量，從而對合閘、分閘的時間進(jìn)行調(diào)整、修正。圖1為空投變壓器工作時的涌流抑制裝置的工作原理，通常情況下，變壓器涌流抑制器只對斷路器進(jìn)行合閘的操作，“涌流抑制裝置接受外部發(fā)來的合閘或分閘接點(diǎn)命令，在恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)通過輸出接點(diǎn)驅(qū)動線路器的合閘或分閘控制回路”，而分閘操作可以通過人工行為或者是相關(guān)的繼電保護(hù)器來實(shí)現(xiàn)。

3 空投變壓器控制原理

通過借助繼電保護(hù)器來進(jìn)行分合閘操作，使變壓器涌流抑制裝置發(fā)揮作用的基本原理是：繼電保護(hù)器的分閘命令和合閘命令都通過涌流抑制裝置傳輸給繼電保護(hù)器的控制回路，從而實(shí)現(xiàn)抑制涌流的作用，圖2為涌流抑制裝置對繼電保護(hù)器發(fā)揮作用的常見應(yīng)用設(shè)置的一種：

變電站變壓器通過涌流抑制裝置的應(yīng)用來對勵磁涌流及和應(yīng)涌流發(fā)生作用，從而保證電流的穩(wěn)定，保證持續(xù)、穩(wěn)定的供電，涌流抑制裝置還具有以下功能：一是其抑制涌流的作用不僅體現(xiàn)在對變電站變壓器等方面，而且可以有效抑制輸電線路及電容器等方面；二是涌流抑制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由三相聯(lián)動的斷路器的空投變壓器或者是電抗器從而對勵磁涌流發(fā)揮抑制作用；三是涌流抑制裝置的發(fā)展對于變壓器本身的更新升級提出了更高的要求，有利于變電變壓器在結(jié)構(gòu)設(shè)計及功能發(fā)展上的優(yōu)化；四是涌流抑制裝置對于整個電力系統(tǒng)地運(yùn)行來說具有節(jié)能減耗的環(huán)保功能，通過涌流抑制裝置，變電站的備用變壓器能夠按照冷備用的方式來運(yùn)行，能夠有效減少設(shè)備空轉(zhuǎn)空載而帶來的能源消耗問題。

變電站變壓器中勵磁涌流和和應(yīng)涌流這兩者之間也是相互影響的，“勵磁涌流的衰減會受到和應(yīng)涌流的影響，而和應(yīng)涌流的形成與許多因素有關(guān)，這是合閘變壓器勵磁涌流偏磁累積造成的”。通過借助涌流抑制裝置對變電站變壓器運(yùn)行過程中的涌流發(fā)揮抑制作用是當(dāng)前變電站變壓器工作的內(nèi)容之一，解決這一問題的關(guān)鍵還在于通過技術(shù)革新和研究來增強(qiáng)對變壓器涌流的識別和認(rèn)知，真正從技術(shù)上去解決問題，進(jìn)而保護(hù)整個電力系統(tǒng)的持續(xù)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而不能僅停留于通過外接裝置來改善變壓器的運(yùn)行和工作。

結(jié)語

變電站變壓器產(chǎn)生過大的涌流是多方面的因素造成的，空投變壓器涌流是較為常見的，還有諸如變壓器的初次級的不同電壓側(cè)出現(xiàn)電路短路的故障而進(jìn)行的切除也會造成涌流的大量出現(xiàn)，從原始電源到變電站的長距離的運(yùn)輸電能的線路也是造成涌流過大的原因。涌流過大不僅破壞設(shè)施設(shè)備，而且對于整個電力系統(tǒng)的工作造成不良影響，所以借助涌流抑制裝置來抑制變電站變壓器的過量涌流，在借助外接設(shè)備進(jìn)行干預(yù)抑制的同時，更重要的是加大技術(shù)投入與研究，充分認(rèn)識涌流的產(chǎn)生并有效解決。

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