[发明专利]变压器空载投切涌流和过电压消除装置

说明书

本发明涉及一种变压器空载投切涌流和过电压消除装置，属于电气设备及电气工程领域，可用于发电厂或变电站空投变压器，尤其是在特高压电网情况下更显示出该装置对电网安全稳定运行的重要作用。使电力变压器等设备从此免受机械和电气冲击，能提高使用寿命，同时也大大提高了主开关的寿命。

技术领域

本发明涉及一种变压器空载投切涌流和过电压消除装置，属于电气设备及电气工程领域，可用于发电厂或变电站空投变压器，尤其是在特高压电网情况下更显示出该装置对电网安全稳定运行的重要作用。

背景技术

电网中变压器的总容量可达发电机总容量的4倍以上，它们的谐波电流总值非常大，可达全部发电机额定电流总和的1﹪～2﹪，成为电网背景谐波的重要来源。

电网中大量的电力变压器，在空载投入时会产生相当于额定电流十数倍的涌流和谐振过电压；在空载切出时会产生相当于额定电压数倍的过电压。这不仅会污染电网、影响供电质量，也会对变压器自身造成伤害。

变压器空载合闸涌流和空载切出过电压的危害如下。

1．引发继电保护装置误动，造成变压器投运频频失败。

当今的变压器继电保护装置都是用识别励磁涌流特征的方法来躲避变压器空投时误跳闸的恶果，但因误判率较高，空投跳闸现象仍频频发生，导致不能实现及时满足用户用电要求，影响人民生活及工农业生产。

大量的仿真试验和工程实践发现变压器空载投入时产生的励磁涌流具有如下特点： 波形具有很大的离散性；幅值大且随时间衰减；含有非周期分量电流，波形呈间断特性；含有大量的偶次谐波分量，其中以 2 次谐波为主。由于变压器励磁涌流中含有较高的谐波成分，不低于基本波的 15%。 而含直流成分的故障电流其二次谐波最高值仅在 7%以内。故差动保护可利用此一差异特性来区分励磁涌流与故障电流。现已广泛使用的谐波抑制变压器差动继电器，就是根据此原理设计的。

工程实际中由于变压器结构和铁心是确定的， 是否发生涌流跳闸，主要取决于合闸相位角、变压器的剩磁通， 以及变压器的差动整定值大小。统计表明，合闸过程中涌流引起差动保护误动的概率为 3%。尽管这是一个小概率事件，一旦发生，往往会造成人的精神紧张，延迟变压器投入运行，因此，必须采取技术措施加以避免。

2．空投变压器产生的“原始涌流”，诱发电网中其他正在运行的变压器产生“和应涌流”(sympathetic inrush)而被切除，造成大面积停电。例如某地区电力系统中当变压器B已被接通，并已正常供电。现拟将变压器 A 与之并联，在关闭断路器的瞬间，变压器 A 将产生励磁起始涌流，该励磁涌流将引起自电源至此地区间电压降落的改变，从而引起此地区电压的波动。因此变压器B 的励磁电流也将发生变化， 即发生类似电压恢复涌流。关键是此地区电压变动的趋势是与变压器 A励磁起始涌流的极性相反， 即在励磁起始涌流为最高值时电压降为最低。 而变压器 B 的电压恢复涌流，其极性是与地区电压极性相同。在此运行情况下，变压器 A 与 B 上的 2 个励磁电流之和称为和应﹙或共振﹚励磁涌流。

一台变压器空投引起其他多台运行变压器被保护装置切除，大量负荷停电，这种后果是极为严重的。

3．大幅值的励磁涌流有时可达变压器额定电流的十数倍或更大，它产生的电动力对变压器及其他电气设备破坏性很大。

4．励磁涌流中含有大量的谐波，对电网产生很大的谐波污染，导致大量电气设备工作不正常、振动、发热及增大功率损耗。

5．励磁涌流中含有很大的直流分量，对大量使用的电磁式电流互感器产生过度磁化，导致测量精度大幅下降，继电保护装置误动，甚至使电流互感器产生不可逆的破坏。