空载合闸时涌流技术试验交流

高压试验变压器空载合闸时涌流技术试验交流随着低压电器试验技术的发展，低压电器特别是低压断路器的通断能力在不断提高，对试验室的要求也随之提高。目前，国内在建的或己建的大部分低压电器试验室的通断试验能力均很大，如广州某试验室的试验能力已达250 kA以上，并且这些试验室均使用大容量的高压试验变压器。与一般电力高压直流发生器相比，低压电器试验变压器具有以下特点：
(1)为使高压直流发生器系统出力达大，高压直流发生器的短路阻抗一般比较小。如一般电力高压直流发生器的短路阻抗为8%～1 l%，而试验高压直流发生器为短路阻抗一般为1%甚至更小；
(2)结构容量与标称容量相比要大得多，要做到试验高压直流发生器的短路阻抗小， 一台标称容量为2000 kVA 的冲击试验高压直流发生器，其结构容量可达27500 kVA；
(3)使用时，一般为2～4台高压直流发生器并联运行；
(4)低压电器试验时，试验高压直流发生器一般工作在短路状态；
(5高压直流发生器为短时间歇工作制，可能频繁投入电网。与一般电力高压直流发生器相同，高压直流发生器在空载投入使用时， 由于变压器铁芯磁通的饱和及铁芯
材料的非线性，将会产生很大的励磁涌流。由于励磁涌流的数值相比试验变压器的额定电流要大得多，不仅对试验变压器本身有影响，而且有可能对上级变压器及整个电网产生影响， 因此，降低试验变压器空载合闸时的励磁涌流具有重要的

2、影响励磁涌流峰值大小的因素
      流峰值及波形不仅与合闸相角密切相关，而且与铁芯参数(铁芯的几何尺寸、铁芯磁化曲线的非线性、额定工作磁密、饱和磁密、各绕组之间的互感等)及变压器一次绕组参数f如一次侧绕组的匝数、电感值和电阻值、高度，一次侧绕组在芯柱上的位置)等密切相关。空载合闸铁芯磁通试验结果表明：励磁涌流的波形与铁芯的结构型式铁芯的磁化特性及绕组的连接方式等因素有关。对于已经完成设计或己经制造出来的具体产品，由于上述诸因素都己确定，励磁涌流的波形基本上也就确定了。试验结果还表明：励磁涌流的峰值取决于合闸瞬间铁芯中磁通密度的幅值，而磁通密度的幅值完全由合闸参数确定，故励磁涌流的峰值也完全取决于合闸参数及变压器的剩磁。但对于冲击试验变压器而言，由于其本身的特点及其使用性质，在相同的合闸参数下，其产生的励磁涌流与常规电力变压器相比要大得多。一般情况下，可从以下两方面讨论影响励磁涌流峰值大小的因素。
2，1冲击试验变压器的空载合闸相角由于变压器空载合闸时励磁涌流的大小与空载合闸时变压器铁芯磁通的瞬变过程是紧密相连的。因此，根据式(5)可以得出：
(1)当接通电源瞬间 =0
此时瞬变过程为激烈， 空载合闸的励磁涌流峰值在不考虑变压器剩磁情况下也是大的。
(2)当接通电源瞬间ct=90。
在这种情况下，合闸瞬间电压正好达到大值时，而磁通的瞬间值正好为零，即在铁芯里一开始就建立了稳态磁通，这样在不考虑试验变压35
器剩磁情况下就不会产生涌流。
2．2试验变压器在空载合闸时剩磁的大小和方向为试验变压器空载合闸时电源电压为零、铁芯中有一定剩磁 且剩磁的方向与合闸瞬间正常工作磁通 的方向相反时的波形图如图所示，过渡磁通 的起点为剩磁 的对应点， 由此可从以下两方面讨论剩磁的大小和方向对试验变压器空载合闸时励磁涌流的影响：
   (1)剩磁 方向与正常工作磁通 的方向相反此时过渡磁通波形的个峰值较大，过渡通波形的个峰值是正常工作磁通量与剩余磁通量的和。若考虑合闸相角 的影响： 当合闸时cc=O时， 过渡磁通波形的个峰值可达2 m+ ，在极限情况下，当 的数值接近于正常工作磁通 ，则过渡磁通波形个大峰值的数值将接近于3 ；当合闸a=90 时，过渡磁通波形的个峰值为 m+ ，此时若 趋近零，则过渡磁通波形个大峰值的数值将接近于。所在这种情况下，过渡磁通波形个大峰值的数值在 ～3 之问。
   (2)剩磁 方向与正常工作磁通 的方向相同此时过渡磁通波形的个峰值较小，过渡磁通波形的个峰值是正常工作磁通量与剩余磁通量的差。若考虑合闸相角0c的影响： 当合闸时et=0时， 过渡磁通波形的个峰值可达2qb 一 ，此时若 趋近零，则过渡磁通波形个大峰值的数值将接近于2 ；当合闸e~=90。时，过渡磁通波形的个峰值为 ． ，在极限情况下，当 的数值接近于正常工作磁通 ，则过渡磁通波形个峰值的数值将接近于0。所36在这种情况下，过渡磁通波形个大峰值数值在0～2 之间。以上的讨论均是对单相变压器，在实际的低压电器试验系统中，均是三相变压器。由于三相变压器各相电压相差120。，因此合闸时总有一相电压的合闸相角接近于零。并且在低压电器试验中，特别是大容量的试验中，国内目前的试验室均采用低压合闸、高压分闸，或者是高压合闸、高压分闸的方式。这样存在变压器铁芯中的剩磁一般比较大，再加上试验变压器本身的特点和使用性质，所以在低压电器试验系统中，试验变压器的空载合闸电流比一般电力变压器要大很多。
4 、高压直流发生器励磁涌流的特点和一般电力变压器一样，试验变压器空载合闸产生的励磁涌流也具有以下特点：
(1)励磁涌流是衰减的尖顶波，故个波的峰值大。由于试验变压器容量一般较大，其励磁涌流的衰减时间较长。
(2)励磁涌流的波形具有明显的间断角，现场实测结果表明，在每个工频周期内，间断角为80’～120’。试验结果表明，励磁涌流的峰值越大，
间断角越明显。
(3)含有较大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴一侧。
(4)涌流含有数值很大的高次谐波分量(主要是二次和三次谐波)，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。
5 、抑制试验变压器空载合闸励磁涌流的方法
5．1对试验变压器进行预充磁合闸
图中充磁变压器的容量为试验变压器容量的1／150~1／200，其变比可以是1：1，也可以与试验变压器相同。若变比为1：1，则U1和U2为同
一电压；若变比与试验变压器相同，则U1和U2为不同的电压，此时充磁变压器相当于一台升压变压器。但无论如何，充磁变压器与试验变压器
的相序一定要相同。其工作过程为：先合Dl接通充磁变压器对试验变压器进行预充磁，当试验变压器的铁芯磁通充到一定程度后断开D1(实际上这个过程相当短暂)，再迅速合D2对试验变压器进行空载合闸。
    5．2、在试验变压器一次侧串选相合闸开关该方法的原理是利用合闸时间短且合闸时问分散性小的选相合闸开关，并配相应的控制装置，对试验变压器的合闸角度 进行控制，以达到减小励磁涌流的目的。一般情况下，选相开关采用两极开关，分别接在电源的任意两相上。在低压电器的通断能力试验系统中，为满足一些特殊试验的要求， 如试验要求预期电流对称等，在试验变压器的一次侧均配置有选相合闸开关。但如前面所述，对于三相试验变压器， 在任何时间合闸，均有一相电压的合闸相角接近于零，所选相合闸对减小三相试验变压器空载合闸时的励磁涌流还是有限的。
5．3、在试验变压器一次侧串合闸阻抗该方法的原理是在变压器的一次侧串联一定阻值的阻抗，以限制试验变压器一次侧突然短路的电流值，从而降低过渡磁通的瞬变过程。在低压电器试验系统中，为了调节试验电流及功率因数(直流为时间常数)，一般在试验变压器的一次侧串联有可调高压试验阻抗3)，在进行小容量试验时，可接入部分高压试验阻抗，以减小试验变压器空载合闸的励磁涌流。但由于接入高压试验阻抗，对整个试验系统的出力有比较大的影响，所以在进行大容量试验时，需采用其它方法降低试验变压器空载合闸时的励磁涌流。
5．4、变压器二次侧带载合闸该方法的原理是利用试验变压器二次侧的反电势来抵消其一次侧的电源电压，以达到减小试验变压器空载合闸时的励磁涌流。对于低压电器试验系统而言， 由于试验变压器的台数较多，使用时变压器的并联数目也不定，导致在实际应用时，该方法存在很大的局限性。

试验变压器