合闸策略对变压器励磁涌流零序分量的影响.pdf

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1、第38卷第3期武汉科技大学学报Vol．38，No．32015年6月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnologyJun．2015合闸策略对变压器励磁涌流零序分量的影响王琦（武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉，４３００８１）摘要：在关合空载三相变压器时，三相励磁涌流不对称导致的零序分量容易引起变压器本身甚至线路的零序电流继电保护装置误动作，使得电力系统供电中断。文中分析了三相变压器励磁涌流的产生机理，推导出励磁涌流及其零序分量的解析表达式，采用理论分析与仿真相结合的方法研究不同合闸控制策略对于励磁涌流零序分量的抑制情

2、况。结果表明，分相合闸策略在同时抑制励磁涌流及其零序分量方面比同步合闸策略更有优势。关键词：三相变压器；励磁涌流；零序分量；空载合闸；同步合闸；相位控制中图分类号：TM４１；TM７４文献标志码：A文章编号：１６７４‐３６４４（２０１５）０３‐０２２０‐０６由于铁芯饱和，变压器空载合闸时会引起励研究同步合闸策略和分相合闸策略对三相变压器磁涌流。对于采用中性点接地星形绕组接线方式励磁涌流零序分量的影响。的三相变压器，其A、B、C三相励磁涌流中含有大１计算原理量三相不对称分量，因此流过中性线的励磁涌流零序分量不可忽略。励磁涌流零序分量常常引起1．1励磁涌流的计算变压器本身

3、甚至线路开关的零序保护误动作，不一台Yn／△三相变压器空载接入到电网中，利于电网供电的可靠性。图１为其中一相的等效电路图，图中，U为电源近年来，人们针对变压器励磁涌流的特征辨电压，Zs为输电线路的等效阻抗，i为合闸后变识与分析、状态仿真、影响因素以及抑制策略等进压器一次侧的电流，R１为一次侧线圈电阻值，L１行了多方面研究。文献［１‐４］主要研究了变压器为一次侧线圈漏电抗值，R２为二次侧线圈电阻励磁涌流的机理和特征，以区分励磁涌流和故障值，L２为二次侧线圈漏电抗值。设一次侧绕组线电流；文献［５‐７］对变压器励磁涌流进行仿真分圈数为N１，二次侧绕组线圈数为N２。当合闸控

4、析；文献［８‐９］研究了励磁涌流的抑制策略。目前制开关闭合后，相当于直接在变压器的一次侧加大部分研究主要是针对励磁涌流本身来开展的，上了正弦交流电压Us＝Umsin（t＋＋），其而对三相变压器励磁涌流零序分量的研究则相对中，Um为电压幅值，为电压投入时的初相位，较少。文献［１０］对三相变压器零序阻抗进行了计为三相电压的相位差。算，但未将零序阻抗与空载合闸零序电流进行对应分析；文献［１１］对特定条件下的变压器励磁涌流零序分量进行了仿真分析；文献［１２］考察了多台变压器和应涌流对零序保护的影响；文献［１３‐１４］的研究均涉及变压器励磁涌流的零序分量，但未对其产生机理以及

5、合闸策略对零序分量的影响进行分析。本文在分析三相变压器励磁涌流产生机理的图1变压器空载合闸等效电路基础上，考虑三相变压器磁路特点和饱和裕度，对Fig．1Equivalentcircuitoftransformeratunloadedswitc‐励磁涌流零序分量的解析表达式进行推导，通过hing对变压器A相进行计算分析，取A相＝０°，理论分析并采用PSCAD／EMTDC仿真软件对比收稿日期：２０１５‐０２‐１９基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１７４１０７）．作者简介：王琦（１９８２‐），女，武汉科技大学讲师，博士．E‐mail：wangqi０４０３０４３＠wu

6、st．edu．cn2015年第3期王琦：合闸策略对变压器励磁涌流零序分量的影响221忽略线路和变压器绕组阻抗影响，通过电磁感应剩磁、变压器自身磁饱和特性等多种因素影响。定律和基尔霍夫电压定律可得磁通表达式为：1．2励磁涌流零序分量的计算UmUm当采用中性点接地星形绕组接线方式的三相（t）＝∫Φsin（t＋）ωdt＝φ－·N１N１ω变压器空载合闸时，由于三相励磁涌流中含有大cos（t＋）＋ωC＝φ－Ncos（tΦ＋）＋ωC（１φ）量的不对称分量，此时A、B、C三相电流之和不为Um零，即iA＋iB＋iC≠０，励磁涌流零序分量电流i０式中：N为额定磁Φ通，N＝Φ；C为积分

7、常N１ω会在中性线上流过，i０通过变压器中性线与其它数。当t＝０时，若变压器A相剩磁为RA，因磁Φ中性点接地设备形成零序网络，导致零序保护误通量不能突变，则有：动作。在式（６）的基础上可得三相变压器空载合（０）＝RA＝－ΦNcos（Φ）＋CΦ（２）φ闸时励磁涌流所产生的零序分量电流为：C＝RA＋Ncos（）ΦΦ（３）φi０＝iA（t）＋iB（t）＋iC（t）（７）将式（３）代入式（１），可得：２合闸控制对于励磁涌流零序分量（t）＝－Ncos（t＋Φ）＋NcΦos（）＋ωRAφΦφΦ（４）的影响式（４）中，－Ncos（t＋）为强制Φ分量，ωφ采用中性点接地星形绕组