引言
新投入运行的变压器,除按交接试验标准做一些必需的试验及保护、二次方面的试验外,在正式投入前,通常都要做空载全电压合闸冲击试验。做空载合闸冲击试验的目的是:检查变压器的相关保护是否误动。带电投入空载变压器时,会产生励磁涌流,其值可达6~8倍额定电流。励磁涌流开始衰减较快,一般经0.5~1 s即可减至0.25~0.5倍额定电流,但全部衰减完毕时间较长,中小变压器约几秒,大型变压器可达10~20 s,故励磁涌流衰减初期,往往使差动保护误动,造成变压器不能投入。因此,空载冲击合闸时,在励磁涌流作用下,可对差动保护的接线、特性、定值进行实际检查,并作出该保护可否投入的评价和结论。
1 励磁涌流产生的原因
1.1 励磁涌流产生的机理
以单相变压器为例,说明其空投时励磁涌流产生的机理。
忽略变压器及合闸回路电阻的影响,且电源电压的波形为正弦波,则空投瞬间变压器铁心中的磁通与外加电压的关系为:
式中:N为变压器空投侧绕组的匝数;φ为铁心中的磁通;Um为电源电压的幅值;α为合闸角;ω为角速率,当频率为50 Hz时,ω=314。
考虑电源回路及变压器绕组的有效电阻及损耗,由式(1)求解可得:
式中:
;T为时间常数,与合闸回路的损耗及感抗有关。式(2)中的第一项为磁通的强迫分量;第二项为磁通的自由分量或衰减分量。
由式(2)可以看出,在空投变压器的瞬间,铁心中的磁通由三部分组成,即强迫磁通φmcos(ωt+α)、剩磁通φs及决定于合闸角α的磁通φmcosα。根据式(2)及不考虑自由分量或衰减分量,并设合闸角α=0,剩余磁通φs=0.9φm时,在合闸瞬间变压器铁心中的综合磁通变化曲线如图1所示。在图1中,曲线①为外加电压波形;曲线②为铁心中的强迫磁通(或稳定磁通)波形;曲线③为空投变压器时铁心中的综合磁通波形。
可以看出,当初始合闸角等于0°,变压器铁心中的剩余磁通φs=0.9时,铁心中的最大磁通达2.9φm,从而使变压器铁心严重饱和,励磁电流猛增,即产生所谓励磁涌流。
1.2 影响励磁涌流大小的因素
由式(2)可以看出,空投变压器时,铁心中磁通的大小与φm,cosα及φs有关,而励磁涌流的大小与铁心中磁通的大小有关。磁通越大,铁心越饱和,励磁涌流就越大。因此,影响励磁涌流大小的因素主要有:
(1)电源电压。变压器合闸后,铁心中强迫磁通的幅值φm=Um/Nω。因此,电源电压越高,φm越大,励磁涌流越大。