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励磁涌流抑制的分析与应用

材料写作网    时间: 2020-06-29 05:16:42     阅读:次     手机站

【摘要】变压器励磁涌流对电力系统安全运行的威胁众所周知,由其引发的电网电压骤降、谐波污染、操作过电压、和应涌流、保护误动等,一直是人们极为关注的问题。但是由于更多地使用'识别“涌流的对策,均因涌流形式的多变性,使得'识别“正确率难以提高。如果变'识别“为'抑制“则是解决问题的根本出路,采取变压器在外施电压骤增时控制磁路不饱和能有效地抑制甚至消除励磁涌流。

【关键词】涌流抑制;磁路饱和;偏磁;剩磁

引言

变压器是一个由若干经磁路耦合的绕组的集合体,每个绕组本质上是一个电感,其电感值受磁路铁心饱和程度影响,当磁路饱和时电感值大幅下降,电感值下降就意味着电抗下降,励磁电流随之增加。当变压器任一绕组感受到外施电压突增时,基于磁链守恒定律,该绕组将立既产生一个抵御外加磁通'突袭“的反磁通,如果这一称之为'偏磁“的反磁通和原来磁路中的剩磁极性相同,则可能导致磁路饱和,进而产生很大的励磁涌流。如偏磁和剩磁极性相反,则磁路不会饱和,励磁涌流将不会出现,也就是说被抑制了。理论证明变压器磁路极性和数值与断开电源时的分闸相位角有关,偏磁的极性和数值则与施加电源时的合闸相位角有关。因此,通过获取分闸角的数值来决定下次合闸时合闸角的方法,就完全可以做到电压骤增时励磁涌流的极性和数值可控。

1.励磁涌流的成因

当发电厂或变电所内母线上设计连接两台或多台大型变压器时,如果其中一台变压器进行空载合闸,在该变压器铁心中将产生磁通分量,这些磁通分量主要是指稳态磁通、偏磁和剩磁。其中,稳态磁通的数值大小和电源电压密切相关。

1.1 偏磁产生的成因:变压器任一侧绕组在感受电压突变的瞬间,根据磁链守恒定律(楞次定律),电感线圈磁路中的磁链将维持不变。如图1所示,设N1、N2为初次级绕组的匝数,Φ为与初级绕组交链的总磁通(包括主磁通和漏磁通),U1为初级电压、i1为初级电流,U2次级开路电压。

图1 变压器电磁路示意图

由此可写出初级绕组的电压方程:

U1=i1R1+N1

R1为初级绕组的电阻,当电压U1为正弦函数时,其表达式为:

α为 t=0时U1的初相角,如忽略电阻R1,则U1的表达式改写为:

求解微分方程得到磁通Φ的表达式为:

(1.1)

式中为磁通的幅值

式(1.1)给出了无损变压器磁路中的磁通与合闸角α的关系,可得出在t=0时,电压初相角α与磁通Φ的关系如下:

...



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