[發明專利]一種能夠消除勵磁涌流的電力變壓器及其使用方法

在審

• 申請號: 201811442044.4
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN110060857A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 陳志偉;李紅梅;張瑩瑩;劉立文;王乾;尉恬
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01F27/38
• 分類號: H01F27/38;H01F27/40;H02H9/00;H02H7/04
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種能夠消除勵磁涌流的電力變壓器，涉及電氣領域，主要是為了消除傳統變壓器的勵磁涌流現象；該變壓器包括變壓器主體；所述變壓器主體集成有高壓繞組和低壓繞組；所述變壓器主體還集成有電子變換器和輔助繞組，所述電子變換器包括用于實現AC/DC變換的變換器A和用于實現DC/AC變換的變換器B；所述變換器A與輔助繞組電性連接，變換器B與低壓繞組電性連接。本發明基于充退磁理論通過輔助繞組連接電子變換器對變壓器本體勵磁涌流現象進行治理，通過對鐵芯的充磁和退磁操作實現變壓器本體的鐵芯穩定或零畸變的要求。省去外置開關以及剩磁測量等環節，且磁場調制將不受斷路器開、合閘時間的約束。

技術領域

本發明涉及電氣領域，具體是一種能夠消除勵磁涌流的電力變壓器及其使用方法。

背景技術

變壓器勵磁涌流是指變壓器全電壓充電時，當投入前鐵芯中的剩余磁通與變壓器投入時的工作電壓所產生的磁通方向相同時，因總磁通量遠遠超過鐵芯的飽和磁通量而在其繞組中產生的暫態電流。變壓器勵磁涌流的特點是：涌流大小隨變壓器投入時電網的電壓相角、變壓器鐵芯剩余磁通和電源系統阻抗等因素有關，最大涌流出現在變壓器投入時電壓經過零點瞬間（該時刻磁通為峰值）；且涌流中含有直流分量和高次諧波分量，并隨時間衰減，衰減時間取決于回路的電阻和電抗，一般大容量變壓器約為5~10s，小容量變壓器約為0.2s左右。

在變電站、大型廠區、發電廠由于變壓器鐵芯偏磁和剩磁的作用導致其磁狀態發生畸變，誘發了多起變壓器運行異常、相鄰發電機差動保護和后備保護誤動的事件。給電廠、電網和用戶帶來巨大的影響，甚至引起整個廠區完全失電、機組與系統解列等事故屢見不鮮。

對于電力系統中出現的勵磁涌流現象，目前國內外學者提出了多種治理的辦法。主要包括在①合閘回路串聯電抗器、②內插電阻法、③投切變壓器時進行分相等操作來限制涌流幅值和穩定電壓的暫態過程；還有④通過改變變壓器一、二次繞組的分布法削弱勵磁涌流的辦法。有文獻提出由晶閘管串聯閥組構成的電力電子開關、通過控制合閘角，實現切換時電壓過零點開通；還有提出一種基于合閘電壓幅值控制的變壓器勵磁涌流抑制方案；山東大學王洋對變壓器鐵芯剩磁狀態的預測進行了研究，提出了一種變壓器鐵芯剩磁預測方法，為剩磁測量提供了相應的參考依據。國外學者Diksha Ahire提出一種帶有模糊邏輯控制器的電壓跌落快速調節裝置來緩解電力變壓器勵磁涌流，可以很好地補償電壓下降和減少勵磁涌流的發生；在多負荷變壓器切換過程中，Mehrdad Rostami研究團隊提出了Pow（point-on-wave）控制策略，在假設鐵芯剩磁為零的基礎上，確定了最佳合閘時刻并控制斷路器在三相各自的電壓峰值處合閘來抑制勵磁涌流。但這種控制策略明顯的缺點是要求鐵芯剩磁必須為零，由于實際斷路器的開斷過程是隨機的，剩磁恰好為零的機會較少，限制該方法大規模應用的關鍵在于難以準確獲得鐵芯剩磁參數。

目前，在眾多治理辦法中，應對勵磁涌流帶來的變壓器磁狀態變化最有效的措施為選相合閘這項技術。主要是通過控制斷路器在特定電壓、電流時刻進行開關動作，使電磁暫態問題帶來的影響降低到最低。大量的研究證明任何公司和制造廠家，以勵磁涌流波形特征為依據防止空投時的誤動措施，均不能保證變壓器差動保護100%不誤動，差別僅是誤動次數的多少。

綜上所述新形勢下電力變壓器穩定運行也面臨著新的挑戰和威脅，對于勵磁涌流引起變壓器無法正常工作的問題由于缺乏行之有效的應對措施，長期以來人們不得已采取了各種“躲”、“避”涌流的方法。同時，由于勵磁涌流的特性導致大多數人認為變壓器勵磁涌流無法徹底抑制或消除，還存在著一些亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠消除勵磁涌流的電力變壓器及其使用方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：