一種避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型實(shí)用方法

趙忠云，田貴書

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一種避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型實(shí)用方法

趙忠云，田貴書

（天津天能變壓器有限公司，天津 300401）

介紹了變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理，詳細(xì)分析了利用軟啟動(dòng)器空載合閘及分閘隔離變壓器時(shí)避免合閘涌流及操作過電壓的原理、方法，驗(yàn)證了該方法安全可靠、成本低、安裝方便，值得推廣。

隔離變壓器；合閘勵(lì)磁涌流；軟啟動(dòng)器

在低壓電源中，大量使用低壓隔離變壓器，隔離變壓器的主要作用是使一二次兩個(gè)系統(tǒng)電氣隔離，避免相互干擾。隨著低壓隔離變壓器容量的不斷增大，空載合閘勵(lì)磁涌流的危害愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了大容量低壓隔離變壓器的應(yīng)用。

1　變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理

變壓器鐵芯材料（硅鋼片）勵(lì)磁特性具有非線性特性，當(dāng)鐵芯磁通低于飽和時(shí)（即變壓器處于空載的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)），此時(shí)的勵(lì)磁電流是十分小的，僅占額定電流的0.2%～1%。但是，當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)，就會(huì)收到變壓器鐵芯剩余勵(lì)磁及當(dāng)變壓器剛剛進(jìn)行初載合閘時(shí)初相角所帶來的隨機(jī)性，而導(dǎo)致鐵芯磁通逐漸趨于飽和狀態(tài)，產(chǎn)生較大幅度值的勵(lì)磁涌流，尤其是當(dāng)變壓器的實(shí)際電壓在過零點(diǎn)進(jìn)行合閘時(shí)，此時(shí)是鐵芯之中磁通值最大的情況，所以鐵芯的飽和程度也十分嚴(yán)重，因此造成的勵(lì)磁涌流也是最大的，其最大的峰值甚至可以達(dá)到變壓器標(biāo)準(zhǔn)額定電流的6～8倍，對(duì)于低壓隔離變壓器，空載合閘所產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，其最大峰值則能夠達(dá)到變壓器標(biāo)準(zhǔn)額定電流的30倍。如此大的勵(lì)磁涌流的出現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)造成電網(wǎng)電壓的不斷波動(dòng)，造成變壓器的繼電保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作，從而誘發(fā)操作過電壓，進(jìn)而給電力電氣設(shè)備帶來嚴(yán)重的安全隱患。

2　避免低壓隔離變壓器合閘涌流的新型方法分析

2.1軟啟動(dòng)器避免低壓隔離變壓器合閘涌流的工作原理

圖 軟啟動(dòng)器Fig.Soft starter

圖中：QF1-斷路器、QF2-斷路器或隔離開關(guān)、KM-接觸器、FU-熔斷器。

軟起動(dòng)器的主電路采用六個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串接于隔離變壓器一次回路中。通過微處理器控制其觸發(fā)角的變化來改變晶閘管導(dǎo)通角，由此來控制隔離變壓器輸入電壓大小。當(dāng)空載合閘完成后，軟起動(dòng)器輸出達(dá)到額定電壓。這時(shí)控制三相旁路接觸器KM吸合，將隔離變壓器投入低壓電網(wǎng)運(yùn)行。

2.2空載合閘（軟啟）

QF2斷開，QF1閉合，啟動(dòng)軟啟按鈕，軟起動(dòng)器的輸出電壓由起始電壓（一般30%額定電壓）按起動(dòng)時(shí)間（2～100S可調(diào)，出廠設(shè)定12S）逐漸上升，當(dāng)達(dá)到額定電壓時(shí)，旁路接觸器吸合，完成升壓合閘過程，升壓合閘完成時(shí)有信號(hào)燈提示。升壓合閘過程中隔離變壓器勵(lì)磁電流小于空載電流。

2.3空載分閘（軟停）

QF2斷開，啟動(dòng)軟停按鈕，軟起動(dòng)器的輸出電壓由全壓開始按設(shè)定時(shí)間（1～50S可調(diào)，出廠設(shè)定2S）逐漸減小，直到隔離變壓器斷電。此時(shí)斷開QF1，可對(duì)隔離變壓器調(diào)壓、維護(hù)或檢修。

2.4配置

由于低壓隔離變壓器電壓低、電流大，而空載電流僅為額定電流的0.2%～1%。為了充分利用資源，軟啟動(dòng)器按低壓隔離變壓器空載電流配置，而斷路器、三相旁路接觸器KM按隔離變壓器額定電流配置。

2.5優(yōu)勢(shì)

第一，軟啟動(dòng)器具備過載保護(hù)功能。這是因?yàn)樵谲泦?dòng)器中引入了電流控制環(huán)，所以，對(duì)電機(jī)的電流變化情況可以起到實(shí)時(shí)檢測(cè)的職能。同時(shí)，通過增加過載電流和反時(shí)限控制模式這一設(shè)定，也能夠充分展現(xiàn)軟啟動(dòng)器的過載保護(hù)功能。第二，軟啟動(dòng)器具備著缺相保護(hù)功能。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，軟啟動(dòng)器能夠?qū)θ嚯娏鞯膶?shí)際變化狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此當(dāng)三相電流發(fā)生斷流問題時(shí)，軟啟動(dòng)器則會(huì)及時(shí)進(jìn)行缺相保護(hù)。第三，軟啟動(dòng)器具備過熱保護(hù)功能。軟啟動(dòng)器能夠通過其內(nèi)部的散熱繼電器，對(duì)晶閘管的實(shí)際散熱溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)晶閘管的實(shí)際問題是否已經(jīng)超過了被允許的數(shù)值，一旦超過了這個(gè)數(shù)值以后，那么晶閘管會(huì)被自動(dòng)關(guān)斷，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。第四，軟啟動(dòng)器具備測(cè)量回路參數(shù)的功能。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過程中，正是因?yàn)檐泦?dòng)器內(nèi)部的檢測(cè)器，能夠始終對(duì)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并且能夠?qū)⑦@些檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸給CPU，由CPU進(jìn)行處理、分析。因此，也就具備了對(duì)回路參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的功能。

3　應(yīng)用

以800kVA低壓隔離變壓器為例說明，客戶為節(jié)能燈制造企業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)夜間電壓高、白天電壓正?；蛏缘?，隔離變壓器經(jīng)常需要分閘調(diào)壓。

3.1產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)及要求

型號(hào)：SGB10-800/0.4

3.2配置

軟啟動(dòng)器額定電流選用10A，斷路器（隔離開關(guān)）額定電流選用1250A。由于隔離變壓器額定電流較大，旁路接觸器改選為1250A低壓斷路器。

3.3效果

該隔離變壓器已使用兩年，空載合閘、分閘過程平穩(wěn)，沒有電壓波動(dòng)、繼電保護(hù)誤動(dòng)、操作過電壓等現(xiàn)象發(fā)生。

4　結(jié)語

通過對(duì)變壓器空載合閘勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理的分析，闡述了利用軟啟動(dòng)器空載合閘及分閘隔離變壓器時(shí)避免合閘涌流及操作過電壓的原理、方法，并想要進(jìn)一步驗(yàn)證該方法是否安全可靠、成本低、安裝方便，是否值得推廣。在低壓電源中，大量使用低壓隔離變壓器，隔離變壓器的主要作用是使兩個(gè)系統(tǒng)電氣隔離，避免相互干擾，發(fā)現(xiàn)隨著低壓隔離變壓器容量的不斷增大，空載合閘勵(lì)磁涌流的危害愈發(fā)嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了大容量低壓隔離變壓器的應(yīng)用。所以，我公司通過在多臺(tái)低壓隔離變壓器上應(yīng)用軟啟動(dòng)器控制空載合閘、空載分閘，設(shè)置容量從100到1250kVA，取得了較好的效果，也達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

［1］（德）Klaus Kosack.低壓開關(guān)電器和開關(guān)設(shè)備手冊(cè)：選用準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)指南［K］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：100.

［2］ 張白帆.保護(hù)低壓隔離變壓器所用的斷路器及其參數(shù)設(shè)置［J］.電器工業(yè)，2010，（02）：133-134.

［3］李琥，周海洋，施圍.斷路器合閘電阻對(duì)變壓器勵(lì)磁涌流的影響［J］.高壓電器，2003，（01）：74-75.

［4］林湘寧，劉沛，劉世明，等.變壓器有載合閘的超飽和現(xiàn)象及對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)的影響［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002，（03）：108-109.

The practical method to avoid switching inrush current of low-voltage isolation transformer

ZHAOZhong-yun，TIANGui-shu
（Tianjin TiannengTransformer Co.，Ltd.，Tianjin 300401，China）

The generating mechanism of no-load switching inrush current in transformer is introduced.This paper makes in-depth analysis of using soft starter with no-load closing and opening isolation transformer to avoid switching inrush current，principle and method of switching surge.It shows that the method has characteristics of safety and reliability，low cost and easy installation，which is worth promoting.

Isolation transformer；Switchinginrush current；Soft starter

TM407

A

1674-8646（2016）15-0034-02

2016-06-28

趙忠云（1962-），男，山東金鄉(xiāng)人，天津天能變壓器有限公司副總經(jīng)理，從事電力變壓器、特種變壓器研究與開發(fā)工作。