趙 鋼，白禮平，張艷龍，李 江

（鶴慶溢鑫鋁業(yè)有限公司，云南大理 671500）

0 引言

電力變壓器為感性設(shè)備，其空載投入時，因為磁通飽和會產(chǎn)生一定勵磁涌流，勵磁涌流大小是隨機(jī)的。為解決變壓器勵磁涌流的問題，采用涌流抑制器進(jìn)行選相控制，基于磁通互克原理，從根本上解決變壓器涌流問題。

整流變系統(tǒng)供電負(fù)荷多數(shù)為I 類負(fù)荷，對供電可靠性及電能質(zhì)量要求極高。生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)常需要根據(jù)產(chǎn)能或檢修要求對整流變進(jìn)行投切操作，但在變壓器不受控的隨機(jī)投切操作中涌流的產(chǎn)生也是隨機(jī)的，變壓器的勵磁涌流引發(fā)的危害和事故是多方面的，主要體現(xiàn)在下述5 點：①誘發(fā)繼電保護(hù)裝置誤動，使變壓器空投頻頻失??；②超常的電動力損壞電力設(shè)備，如繞組沖擊變形，相關(guān)固定件松動，絕緣特性降低等；③原始涌流誘發(fā)的和應(yīng)涌流導(dǎo)致運(yùn)行變壓器跳閘，直接導(dǎo)致生產(chǎn)中斷；④極大的直流分量導(dǎo)致電流互感器磁路不可逆的過度磁化，影響保護(hù)裝置功能；⑤大量諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生有害的諧波污染。

1 勵磁涌流形成的原因及解決辦法

變壓器原邊繞組接在交流電源上，副繞組開路的運(yùn)行方式稱為空載運(yùn)行。變壓器二次側(cè)空載時，副繞組流過的電流為零；一次側(cè)流過的電流稱為勵磁電流，該勵磁電流流過一次繞組產(chǎn)生主磁通。

當(dāng)變壓器空載合上斷路器時，由于合閘相位的隨機(jī)性以及變壓器剩磁的影響，使得鐵芯磁通迅速趨于飽和，從而產(chǎn)生幅值很大、頻率很高的勵磁涌流。因磁通在相位上滯后電壓90°，當(dāng)變壓器在電壓過零點合閘時，鐵芯中磁通最大，理論上將產(chǎn)生峰值涌流可達(dá)到變壓器額定電流的5～7 倍。

消除勵磁涌流最有效的方法就是利用偏磁抵消剩磁抑制勵磁涌流，由于總磁通滯后電壓90°相角，在初相角為0°或180°時偏磁最大，在初相角為90°或270°時偏磁為零。剩磁與磁路總磁通是同相的，僅幅值較總磁通的值小。初相角對于剩磁為分閘角，對于偏磁則為合閘角。在已知的分閘角處選擇合閘角，此時電壓突增時產(chǎn)生的偏磁正好去抵消或削弱剩磁，再疊加穩(wěn)態(tài)磁通，完全可以使磁路的合成磁通不超過飽和磁通，這樣就不會產(chǎn)生勵磁涌流。同時由于剩磁的極性是不會改變的，即使出現(xiàn)剩磁衰減而偏磁達(dá)到最大值時也不致使磁路過度飽和，不會影響對勵磁涌流的抑制效果。

2 勵磁涌流抑制器應(yīng)用

500 kA 大型電解槽供電系統(tǒng)設(shè)置8 臺220 kV 整流變壓器，每臺整流變壓器采用涌流抑制器SID-3YL 投切，其中整流變壓器由調(diào)壓變和整流變組成，調(diào)壓變有3 個繞組，分別是一次側(cè)220 kV、二次側(cè)110 kV和三次側(cè)35 kV，二次側(cè)110 kV作為整流變的網(wǎng)側(cè)電壓，最終由整流變壓器降壓為1341 V 的閥側(cè)電壓，三次側(cè)35 kV 用于濾波補(bǔ)償，SID-3YL 裝置受控側(cè)電壓接的35 kV 母線PT，受控側(cè)電流則是取自220 kV 側(cè)母線PT，整流變高壓側(cè)CT 變比600/1。微機(jī)涌流抑制器接線原理如圖1 所示。

3 設(shè)備參數(shù)

整流變的具體參數(shù)見表1，其中額定電流Ie的峰值為309.7/600×1.414=0.73 A。

表1 整流變參數(shù)

微機(jī)涌流抑制器的型號為SID-3YL，程序版本為V3.29。

4 整流變投運(yùn)數(shù)據(jù)

4.1 1#整流變投運(yùn)數(shù)據(jù)

1#整流變數(shù)據(jù)見表2，1#整流變合閘1、2 波形如圖2 所示。

表2 1#整流變數(shù)據(jù)

圖2 1#整流變合閘1、2 波形

根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：根據(jù)最大涌流峰值電流，合閘時間整定為61.8 ms，分閘時間整定為19.1 ms。

4.2 6#整流變投運(yùn)數(shù)據(jù)

6#整流變數(shù)據(jù)見表3，6#整流變合閘1 波形如圖3 所示，6#整流變合閘2 波形如圖4 所示。

表3 6#整流變數(shù)據(jù)

圖3 6#整流變合閘1 波形

圖4 6#整流變合閘2 波形

根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：根據(jù)最大涌流峰值電流，合閘時間整定為64 ms，分閘時間整定為19.7 ms。

5 數(shù)據(jù)分析結(jié)論

通過對220 kV 的1#、6#整流變微機(jī)涌流抑制器投切的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：①整流斷路器合閘時間相對穩(wěn)定，整流變斷路器偶爾會發(fā)生合閘時間偏差較大的情況；②整流變斷路器分閘時間均較穩(wěn)定，6#整流變壓器分閘時間均不穩(wěn)定，只能調(diào)整為均值。

對220 kV 1#、6#整流變斷路器合閘和分閘定值做出調(diào)整（表4）。

表4 整流變斷路器時間定值ms

6 應(yīng)用情況及推廣前景

采用數(shù)學(xué)和物理方法來識別勵磁涌流與故障電流的特征差異，以減少勵磁涌流產(chǎn)生繼電保護(hù)裝置誤動的概率，甚至以延長保護(hù)動作時間、降低保護(hù)靈敏度及犧牲可靠性為代價，但一直無法徹底解決問題。顯然，在理論上人們不可能對千變?nèi)f化的勵磁涌流都正確識別，也就是說識別的方法并不是萬全之策，而采取消除勵磁涌流的方法更加可靠、有效。微機(jī)涌流抑制器運(yùn)用精確的相位控制技術(shù)實現(xiàn)了對操作過電壓和涌流的有效抑制，可應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站等大型供用電企業(yè)，為電力系統(tǒng)安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供有效保障。

7 結(jié)束語

采用微機(jī)涌流抑制器投切空載變壓器，能夠有效提高操作的可靠性，減少諧波污染，提高供電質(zhì)量，同時涌流的抑制也使斷路器、變壓器的使用壽命大大提高，延長檢修周期，保證變壓器的安全可靠運(yùn)行。