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按捺变压器励磁涌流的新办法

2017-07-17 20:29分类:维修电工 阅读:

 

变压器励磁涌流与电容器的充电涌流按捺原理彻底类似,电感及电容都是储能元件,前者不容许电流骤变,后者不容许电压骤变,空投电源时都将诱发一个暂态进程。在电力变压器空载接入电源时及变压器出线发作缺点被继电维护设备切除时,因变压器某侧绕组感遭到外施电压的骤增而发作有时数值极大的励磁涌流。励磁涌流不只峰值大,且富含极多的谐触及直流重量。由此对电网及电器设备构成极为晦气的影响。
1、励磁涌流的危害性
1.1 致使变压器的继电维护设备误动,使变压器的投运再三失利;
1.2 变压器出线短路缺点切除时所发作的电压突增,诱发变压器维护误动,使变压器各侧负荷悉数停电;
1.3 A电站一台变压器空载接入电源发作的励磁涌流,诱发邻近别的B电站、C电站等正在作业的变压器发作“和应涌流”(sympathetic inrush)而误跳闸,构成大面积停电;
1.4 数值很大的励磁涌流会致使变压器及断路器因电动力过大受损;
1.5 诱发操作过电压,损坏电气设备;
1.6 励磁涌流中的直流重量致使电流互感器磁路被过度磁化而大幅下降丈量精度和继电维护设备的准确动作率;
1.7 励磁涌流中的许多谐波对电网电能质量构成严峻的污染。
1.8 构成电网电压骤升或骤降,影响别的电气设备正常作业。
数十年来咱们对励磁涌流选用的对策是“躲”,但由于励磁涌流形状及特征的多样性,经过数学或物理办法对其特征辨认的准确性难早年进,致使在这一范畴里励磁涌流已变成前史性难题。
2、励磁涌流的成因
按捺器的首要特征是对励磁涌流选用的战略不是“逃避”,而是“按捺”。理论及实习证明励磁涌流是可以按捺甚至消除的,因发作励磁涌流的本源是在变压器任一侧绕组感遭到外施电压骤增时,依据磁链守安稳理,该绕组在磁路中将发作单极性的偏磁,如偏磁极性刚好和变压器正本的剩磁极性相一同,就或许因偏磁与剩磁和稳态磁通叠加而致使磁路饱满,然后大凹凸下降变压器绕组的励磁电抗,进而诱发数值可观的励磁涌流。由于偏磁的极性及数值是可以经过挑选外施电压合闸相位角进行操控的,因而,假定能把握变压器前次断电时磁路中的剩磁极性,就彻底可以经过操控变压器空投时的电源电压相位角,完毕让偏磁与剩磁极性相反,然后消除发作励磁涌流的土壤——磁路饱满,完毕对励磁涌流的按捺。
长时间以来,咱们以为无法丈量变压器的剩磁极性及数值,因而不得不丢掉运用偏磁抵消剩磁的主意。然后在应对励磁涌流的战略上出现了两条并不疏通的旅程,一条路是经过操控变压器空投电源时的电压合闸相位角,使其不发作偏磁,然后防止空投电源时磁路出现饱满。另一条路是运用物理的或数学的办法关于励磁涌流的特征进行辨认,以期在变压器空投电源时闭锁继电维护设备,即前述“逃避”的战略。这两条路都有其丧身的疑问,捕捉不发作偏磁的电源电压合闸角只需两个,即正弦电压的两个峰值点(90°或270°),假定违背了这两点,偏磁就会出现,这就央求操控合闸环节的悉数安排(包含断路器)要有准确、安稳的动作时刻,由于如动作时刻漂移1毫秒,合闸相位角就将发作18°的差错。此外,由于三相电压的峰值并不是一同到来,而是彼此相差120°,为了彻底消除三相励磁涌流,有必要断路器三相分时分相合闸才调完毕,而其时的电力操作规程阻遏这种会致使非全相作业的分时分相操作,况且有些断路器在构造上根柢无法分相操作。
用物理和数学办法辨认励磁涌流的难度恰当大,由于励磁涌流的特征和许多要素有关,例如合闸相位角、变压器的电磁参数等。许多专家和工程技能人员经过几十年的不懈竭力仍不能找到有用的办法,因其具有很高的难度,也即是说“逃避”的战略艰难重重,这一战略的另一同命缺点是忍耐励磁涌流出现,它对电网的污染及电器设备的损坏性照常存在。

图2-1为一单相变压器构造图,可写出空载时初级绕组的电压方程

式中N1、R1别离为初级绕组的匝数及电阻
(2.1)可改写为

式中α为 t=0时U1的初相角如疏忽电阻R1,即
设R1=0,则得

求解(2.3)式微分方程得磁通Φ的表达式为

依据磁链守安稳理,合闸顷刻间磁路中磁链不能骤变,即可求出积分常数C。
式中

可写出磁通Φ表达式

式中

为总磁通的幅值从式(2.6)中不丑恶出变压器外施电压u1在不相同初相角α合闸时所发作的磁通Φ都不相同,将式(2.6)改写为

式(2.7)中

为暂态磁通,即偏磁,在合闸顷刻间Φp的值与α有关,在90°或270°空投时Φp=0,在0°或180°空投时Φp可达峰值Φm。式(2.7)中 为稳态磁通,为一星期期函数。
图2-2为空投合闸角α=0时的磁通改动曲线,图中Φs为稳态磁通,Φ为Φs和Φp构成的总磁通(未计及剩磁Φres),Φsat为变压器饱满磁通。关于无损变压器(R1=0)偏磁Φp不会衰减,照实线所示,关于有损变压器(R1>0)

Φp按时刻常数

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