（浙江巨化热电有限公司）
摘要：在整个电力系统中,变压器的励磁涌流对电力系统的危害是非常严重的。由励磁涌流现象引起的电压骤降、谐波污染、操作过电压以及保护误动等电力系统故障,都是电力部门极为关注的问题。现在大部分的电力部分对变压器励磁涌流都采取“识别”的方式,但是励磁涌流的形式变化非常多,导致了识别的准确率非常低。根本的排除的方法就是从识别转为抑制,采用励磁涌流抑制器能有效地抑制甚至消除变压器的励磁涌流。本文以浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组安装的深圳市国立智能公司的SID-3YL型涌流抑制器所进行的试验与投运情况为例，从变压器励磁涌流的形成原因出发,分析了对励磁涌流的研究现状和变压器励磁涌流抑制器的原理及特点,阐述了励磁涌流抑制器在实践中的应用。
关键词：励磁涌流; 抑制器; 热电厂; 应用研究
一、形成变压器励磁涌流的原因
简单说，对于容性负载是因为投切瞬间电容器两端的电压不能突变所致；对于感性负载是因为磁链守恒定律，在投切瞬间电流不能突变所致。以变压器为例：
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，由于磁链守恒定理（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[1]，变压器绕组电抗陡降，产生磁力涌流。
二、变压器励磁涌流抑制原理与特点
变压器励磁涌流的产生机理是基于电感线圈遵循磁链守恒定律，即与电感线圈交链的磁通不能突变。由于磁通在相位上滞后电压90度，因此在变压器内部无剩余磁通时，选择在电压峰值，磁通为零时合闸将有效避免涌流的产生；而在变压器内部有剩余磁通时，若能得知剩磁的极性和数值，那么在预期的磁通等于剩余磁通的瞬间合闸，也将有效抑制涌流的产生，因而在必须考虑变压器内部有剩磁的情况下，抑制涌流的最佳策略就是用涌流抑制器同时对分闸合闸进行控制。
有图为三相电源合闸角等于分闸角时三相Φs、Φr、Φp的时序图，它明晰地描述了通过三相联动断路器实现三相励磁涌流的抑制原理。显然，合闸后Φs、Φr、Φp三者合成不会导致磁路饱和。
由于抑制励磁涌流只要感应磁通和剩磁极性相反即可，并不要求完全抵消，因而当合闸角相对前次分闸角有较大偏差时，只要感应磁通不与剩磁出现相加，磁路一般就不会饱和，这就大大降低了对断路器操作机构动作时间的精度要求，为这一技术的实用化奠定了基础。有时磁路的剩磁可能很小，甚至接近于零，这样就不可能出现磁路饱和，因仅仅只有偏磁作用不足以导致磁路饱和，它的最大值只为Φm，而Φsat肯定大于Φm。根据分闸角α’选择合适的合闸角α，使合闸瞬间的偏磁Φp与原来磁路中的剩磁Φr极性相反，并不是寄希望这两个磁通相抵消使磁路不致饱和。而是当Φp与Φr极性相反时，紧接着稳态磁通Φs的加入必将使合成磁通不越出饱和磁通值，从而实现对励磁涌流的抑制[2]。
变压器励磁涌流抑制器的应用（实例）
1、下面主要介绍深圳市国立智能电力科技有限公司开发的SID-3YL涌流抑制器的应用。SID-3YL涌流抑制器主要有3个应用领域，根据涌流抑制特点的不同分为不同的应用领域。一，当应用于断路器三相分相操作投入变压器时，采用篇次与剩磁互克或者分相捕捉90度和270度。二，当应用于断路器三相联动操作投入变压器时，采用偏磁与剩磁互克。三，当断路器三相联动操作首次投入变压器时，采用其中一相在90度，其他两项在210度和330度合闸[3]。
图1所示的SID-3YL涌流抑制器拥有两项涌流抑制发明专利，实现对变压器、电容器、长线及电缆空投涌流的抑制，同时适用于三相分相操作及三相联动操作的断路器，能自动补偿由于环境、操作电压等变化带来的动作时间误差。
通过以上两幅图，比较可以得出SID-3YL涌流抑制器的功能特点
2、下面分析SID-3YL涌流抑制器在热电厂的应用
项目介绍
浙江衢州巨化集团公司热电厂#10机组于2015年8月现场安装了深圳市国立智能公司的SID-3YL型涌流抑制器，并与2015年9月10日、11日对SID-3YL涌流抑制器进行试验和投运。
（2）试验结果——数据分析
①变压器及装置数据：
②试验数据分析
（具体可参考录波文件“浙江衢州巨化集团公司热电厂10机组#10主变录波文件”）：
一次合闸录波分析
第一次合闸：根据此前现场开关试验得到的数据，整定合闸时间定值为67.0ms；整定合闸角度为90°。合闸后，由图1可见，合闸角度为67.6°，合闸时间为60.6ms，三相最大涌流是峰值为-6.359A，约为额定值3.12A的2倍。事实上，由于此时变压器内剩磁未知，即使有准确的合闸时间从而控制好合闸角度正好是90°，还是不能保证涌流抑制的效果。第一次合闸，涌流抑制的效果是随机，目的主要是为了得到准确的合闸时间。
一次分闸录波分析
第一次分闸：根据此前现场开关试验得到的数据，整定分闸时间定值为60.0ms；分闸角度为90°。分闸后，由图2可见，分闸时间为37.1ms，与整定值相差较大，分闸角度为40.3°。
二次合闸录波分析
第二次合闸：根据第一次合闸得到的数据，对合闸时间进行修正，由67.0ms更改为60.4 ms；合闸角度不变，依然是90°。合闸后，由图3可见，合闸时间为60.4ms，合闸角度为86.7°，和整定值接近。偏磁与剩磁相互抵消，因此励磁涌流得到控制，三相最大涌流是5.150A，仅为额定值的1.6倍左右。为峰值的1倍左右，达到预定效果。
（3）试验结论：
对于三相联动的断路器，涌流抑制的原理为剩磁与偏磁相互抵消的控制策略，装置不仅要控制合闸，还要控制分闸，分闸决定剩磁的极性及大小，合闸决定偏磁的极性和大小。
根据录波分析，现场的变压器经过几次合、分闸试验，得到了准确的合闸与分闸时间，最后通过SID-3YL装置的精确相控，实现了偏磁与剩磁相互抵消，使磁通不饱和，最后两次合闸时投运时涌流峰值为额定电流峰值的1倍左右，实现了涌流的有效抑制。
结束语：
电力系统中经常因操作问题引发突发性的涌流，例如空投变压器、空投变抗器、空投电容器、空投长距离输电线，归纳起来涌流实质上是在储能元件（电感或电容）上突然加压引发暂态过程的物理现象，涌流是电力系统运行中经常遇到且危害甚大的强大干扰[4]。数十年来人们为此付出极大的精力，但并未彻底解决，特别是空投变压器或电抗器的励磁涌流，一直是采取“躲”的策略，即在励磁涌流已经出现的前提下，用物理和数学方法进行特征识别，以防止励磁涌流导致继电保护装置舞动，而励磁涌流引起的其他危害则只能任其放肆。经过国内外数十年的涌流抑制技术的研究，终于在抑制励磁涌流上取得较好的效果，目前变压器差动保护的误动率保持在较低水平，但是还是有些难点没有攻破。由于对励磁涌流采取躲避的方式，其涌流仍然客观存在，因此对供电质量的影响和对一次设备的损伤依然存在。同时，由于励磁涌流波非常复杂，导致识别和躲避很难做到完全正确，因此仍然存在变压器差动保护误动的情况。总之在技术研发上还应努力，以其实现推动世界电力科技进步的目标。
参考文献
[1]乌云高娃.变压器励磁涌流的分析与控制研究[D].武汉大学,2009.
[2]柳强,余良,易宁,刘森,张威.微机励磁涌流抑制器在核电主变启动中的应用研究[J].电网与清洁能源,2014,06:62-69.
[3]何子春.变压器励磁涌流抑制器在实践中的应用[J].科技创新导报,2011,17:135-136.
[4]马晋辉.华能北京热电厂高压变频工程设计应用研究[D].华北电力大学（北京）,2008.
论文作者:沈渊
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/15
标签：变压器论文; 抑制器论文; 剩磁论文; 励磁论文; 抑制论文; 磁路论文; 热电厂论文; 《电力设备》2016年第5期论文;