（华能澜沧江水电股份有限公司漫湾水电厂 云南临沧 675805）
摘要：变压器的励磁涌流问题由来已久，目前在水电厂，绝大多数变压器的空载投切还在采用继电保护定值“躲”的方式来应对。励磁涌流不仅没有因为“躲”的策略而自动消失，相反，水电厂在“躲”的策略下存在诸如设备使用寿命缩短、“和应涌流”会导致运行设备跳闸等隐患。因此，为了水电厂更加安全可靠稳定地运行，采取微机涌流抑制装置进行主动抑制的策略就显得尤为重要，
关键词：励磁涌流 偏磁与剩磁互克 微机涌流抑制器
0 引言
在水电厂，由于运行方式的变化，主变、联络变等时常会进行送电和断电操作。在送电时，往往由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯材料的非线性特性，在空载合闸时易产生幅值很大的励磁电流，其对水电系统及电网的安全运行会造成诸多危害: 电网电压骤降、 诱发继电保护装置误动、降低电能质量、谐波放大甚至谐振、敏感电力电子器件损坏、变压器绕组应力增大、诱发和应涌流等不良后果。针对同样的情况，目前在火电、核电、风电等领域逐渐采取一种新型的励磁涌流抑制措施——微机励磁涌流抑制器进行抑制，而水电系统目前还没有普遍采取这种措施。因此，该抑制措施在水电系统有着很好的应用价值。
1 变压器励磁涌流产生的根源
涌流是在储能元件（电感或电容）上突然加压引发暂态过程的物理现象。变压器励磁涌流产生的主要原因有:
1.1变压器绕组遵循磁链守恒定律，总磁通不能突变是诱发励磁涌流的主因，励磁过程产生反向暂态磁通抵制突变；
1.2 变压器绕组抵制电压突增企图引发磁链突变的反击行动——陡生“偏磁”；
1.3 剩磁、偏磁与稳态磁通合成总磁通，超过饱和磁通；
1.4 磁通绕阻电抗陡降，励磁电流猛增——这就是励磁涌流的成因 ；
图3-1试验平台接线示意图1.5变压器的饱和磁通在制造时已经确定，大致是稳态磁通的1.15-1.5倍。
在变压器合闸前，变压器内的总磁通为剩磁。在合闸瞬间，由于施加了电压必然会产生稳态磁通，由于磁链守恒定律（总磁通不能突变），会产生一个和稳态磁通方向相反大小相等的暂态感应磁通，此暂态感应磁通与变压器内部的剩磁合成的偏磁，在有损变压器内随时间缓慢衰减。当偏磁与稳态磁通合成的总磁通超过饱和磁通时，变压器绕组电抗陡降，产生励磁涌流。
2 变压器励磁涌流的应对方法
由励磁涌流产生的原因我们知道，变压器空载投入时，内部的磁通有偏磁、剩磁和稳态磁通，此时，如果没有偏磁或没有剩磁就不会导致磁通饱和，因而也就不会产生励磁涌流。目前，总结了四种针对励磁涌流的主要应对方法：
2.1消磁。当变压器停电或检修时，由检修人员利用消磁机的直流去磁技术对变压器内部剩磁进行消除，此方法可以有效减少变压器内部剩磁大小，缺点是消磁工作较为麻烦、不便捷，并且剩磁也无法做到完全消除干净，实际应用有一定的局限性。
2.2继电保护识别。此技术是继电保护厂家研究多年后所采取的应对措施，也是目前工程项目普遍应用的措施，但由于其技术目的是降低变压器空载投切时继电保护装置误动的概率，而励磁涌流现象依然客观存在，所以涌流在其它方面的危害并没有因此而减轻。
2.3 捕捉特定角度。此技术利用电压在90°或270°时合变压器，此时磁通正好过零点，没有偏磁产生，该技术要求控制变压器投切的断路器必须是三相分相操作，且动作时间误差要求不超过1ms。
2.4采用剩磁与偏磁互克技术的微机涌流抑制器，其技术原理为变压器分闸时记录其剩磁极性和大小，合闸时通过控制电压角度制造与剩磁极性相反的偏磁，偏磁与剩磁抵消后保证合闸时变压器内部总磁通不超过饱和磁通，进而达到抑制励磁涌流的目的。该技术不仅支持三相分相操作的断路器，还支持三相联动操作断路器，应用范围较广。
3 利用微机励磁涌流抑制器对变压器进行投切试验
为了验证微机涌流抑制器控制联动操作断路器时，对变压器励磁涌流的抑制效果，搭建如图3-1所示的试验平台。
上述试验平台所选择的变压器参数如下：
表3-1变压器参数
从表上数据可以看出，通过SID-3YL涌流抑制器控制断路器给220kV变压器送电，合闸时二次侧最大涌流峰值为0.432A，为额定电流峰值的1.46倍，第三次合闸时涌流为0.216A，仅为额定电流峰值的0.73倍，涌流抑制效果非常理想。
4 水电系统微机涌流抑制器的配置原则
在水电厂，由于机组容量、一次系统接线方式、并网方式等的不同，站内变压器的操作方式往往有很多种。针对不同的操作场合，微机涌流抑制器的配置应有所区分，主要配置原则是，当变压器存在空载投切的场合，对空载投切的开关侧应该配置一台微机涌流抑制器，比如单电源的双卷变压器，可以在变压器高压侧配置一台，而对双电源的三卷变压器，可以在高压和中压两侧各配置一台，那么对于水电机组出口没有断路器，发电机直接带变压器零起升压并网的场合，则高压侧不需要配置。
5 结束语
对水电系统而言，利用基于剩磁与偏磁互克原理技术的微机涌流抑制器对变压器进行空载投切，从根本上弥补以往靠继电保护装置“躲”的策略的不足。它一方面净化了电网的谐波污染，提高了电能质量；另一方面延长了断路器和变压器的使用寿命，减轻了运维工作量和设备后期投入的经济负担。
参考文献
[1] 李琥，段乃欣，周海洋，施围，两种削弱励磁涌流的方法，继电器，2003,31（4）35-37
[2] 王维俭，电气主设备几点保护原理与应用，北京：中国电力出版社，2002
论文作者:昝亚锋,刘姝妮
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/4
标签：变压器论文; 剩磁论文; 励磁论文; 抑制器论文; 微机论文; 水电厂论文; 稳态论文; 《电力设备》2016年第9期论文;