摘 要：合空載電力變壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生數(shù)值相當(dāng)大的勵(lì)磁涌流，易造成變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。針對(duì)這一問(wèn)題，介紹了兩種削弱勵(lì)磁涌流的方法：控制三相合閘時(shí)間或在變壓器低壓側(cè)加裝電容器。理論分析和實(shí)踐均證明這兩種方法是行之有效的，但利用控制三相合閘時(shí)間來(lái)削弱勵(lì)磁涌流在實(shí)際應(yīng)用中更具有潛力。
關(guān)鍵詞：勵(lì)磁涌流；　變壓器；　控制開(kāi)關(guān)；　電容
1　概述
　　電力變壓器在空載合閘投入電網(wǎng)或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，由于變壓器的非線性，會(huì)產(chǎn)生數(shù)值相當(dāng)大的勵(lì)磁涌流，嚴(yán)重情況下其峰值可達(dá)額定電流的10到20倍［1］，從而導(dǎo)致變壓器保護(hù)的誤動(dòng)作。為了解決這一問(wèn)題，目前變壓器的差動(dòng)保護(hù)都采用了或門(mén)制動(dòng)方式，即三相電流中有一相制動(dòng)，則三相全部制動(dòng)。這樣雖解決了涌流時(shí)的誤動(dòng)問(wèn)題，但當(dāng)變壓器有涌流時(shí)，如果發(fā)生單相或兩相內(nèi)部故障，差動(dòng)保護(hù)因健全相的涌流制動(dòng)而不動(dòng)作。大型變壓器時(shí)間常數(shù)都很長(zhǎng)，一般涌流過(guò)程超過(guò)5 s［2］，在發(fā)生上述故障時(shí)，主保護(hù)等到振蕩消失才能動(dòng)作，實(shí)際就是拒動(dòng)。理論分析和動(dòng)模試驗(yàn)都證實(shí)了這種現(xiàn)象。為了保證差動(dòng)保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，必須要降低勵(lì)磁涌流的幅值。目前，削弱勵(lì)磁涌流的方法主要有兩種：控制三相開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間，或在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器。本文將對(duì)這兩種方法的原理、效果一一介紹。
2　控制三相開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間以削弱勵(lì)磁涌流
2．1　理論基礎(chǔ)
　　該方法的理論基礎(chǔ)是：將變壓器看作一個(gè)強(qiáng)感性負(fù)載，即看作一個(gè)非線性電感，當(dāng)合閘時(shí)，變壓器上的電壓在變壓器內(nèi)部也產(chǎn)生一個(gè)磁通，當(dāng)變壓器有剩磁時(shí)，合閘后所產(chǎn)生的磁通如果和剩磁極性相同，則變壓器內(nèi)部的總磁通就會(huì)隨著電壓的升高而增加，從而勵(lì)磁涌流也會(huì)隨之增加，如果合閘后所產(chǎn)生的磁通和剩磁極性相反，則變壓器內(nèi)部的總磁通就會(huì)隨著電壓的升高而減小，從而削弱了勵(lì)磁涌流；如果合閘時(shí)變壓器內(nèi)無(wú)剩磁，則可在合閘角為90°（即電壓峰值時(shí)）時(shí)合閘，這樣在變壓器內(nèi)產(chǎn)生的磁通最小，產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流也最小。在單相變壓器中，可以很容易地分析出如下結(jié)果。假設(shè)單相變壓器無(wú)漏抗，電源為無(wú)窮大，如圖1所示：

此時(shí)有

　　此處把變壓器的基本磁化曲線作折線處理，如圖2所示：

其中：α為接入相位角（合閘角）；Ψr為變壓器剩磁。
　　從式（1）中可以看出，當(dāng)α＝0°時(shí)，產(chǎn)生最大的涌流峰值，當(dāng)α＝90°時(shí)，勵(lì)磁涌流的峰值最小。因此，通過(guò)控制合閘時(shí)間來(lái)削弱勵(lì)磁涌流的幅值是一種行之有效的方法。
2．2　在三相變壓器中的應(yīng)用
　　在三相變壓器中，盡管三相之間有電磁耦合以及剩磁的影響，但根據(jù)三相繞組內(nèi)的磁通變化規(guī)律，通過(guò)控制三相開(kāi)關(guān)的合閘時(shí)間（即合閘角度），亦可以大幅度降低變壓器內(nèi)的感應(yīng)磁通，從而削弱勵(lì)磁涌流的幅值。根據(jù)上述思想，以及變壓器三相繞組內(nèi)剩磁的形式，提出了兩種合閘策略。
2．2．1　快速合閘策略
　　即一相先在合閘角度為90°時(shí)合閘，另外兩相在1／4工頻周期后合閘。這是因?yàn)椋O(shè)三相繞組中均無(wú)剩磁，A相先在最優(yōu)時(shí)間，即是在合閘角度為90°時(shí)合閘，此時(shí)在A相繞組中產(chǎn)生的磁通最小，在B、C相中產(chǎn)生幅值為磁通最大值的一半、相位超前A相180°的感應(yīng)磁通，如圖3所示，在此時(shí)，B、C兩相合閘的最佳時(shí)間就是在1／4工頻周期后合閘，這樣就保證B、C兩相繞組中的磁通在正常范圍之內(nèi)，從而消除或削弱了勵(lì)磁涌流。

［1］　Jesus Rico J，Enrique Acha，Manuel Madrigal．The Study ofInrush Current phenomenon UsingOperational Matrices［J］．IEEETRANSACTIONS ON POWER DELIVERY，2001，16（2）：231－237．
［2］　孫志杰，陳云侖．波形對(duì)稱原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1996，20（4）：42－46．
［3］　王維儉，侯炳蘊(yùn)．大型機(jī)組繼電保護(hù)基礎(chǔ)［M］．北京：水利電力出版社，1988．
［4］　John HBrunks，Klaus JFrohlich．Elimination of TransformerInrush Currents by Controlled Switching［J］．IEEETransac－tions on Power Delivery，2001，16（2）：276－285．
［5］　van Riet MJM，Buesink DJW．The advantage ofimplementingcorrective capacitors mounted directly on thelowvoltage sideofa high voltage power transformer．Electricity Distribution，1993．CIRED．
［6］　Syed Jamil Asghar M．Elimination of inrush current oftrans－formers and distributionlines［J］．Proceedings ofthe 1996 In－ternational Conference on,1995,2:976-980.