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1、涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用研究摘要：抽水蓄能电站可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的频率和电压,且宜为事故备用。由于抽水蓄能机组作为水泵工况运行时，变压器空载合闸时会因电压骤增而引起数值客观的励磁涌流，可能导致变压器继电保护的误动。本文主要阐述抽水蓄能机组采用SID-SYL型涌流抑制器，解决变压器空载合闸时引起励磁涌流的难题，保证抽水蓄能机组安全运行。关键词：抽水蓄能；水泵工况；空载合闸；励磁涌流；涌流抑制器中图分类号：TD611+.2文献标识码：A抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的
2、水电站，又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能,还适于调频、调相,稳定电力系统的频率和电压，且宜为事故备用。抽水蓄能机组作为水泵工况运行时，由于空载合闸变压器时，因电压骤增而引发数值客观的励磁涌流，而励磁涌流是导致变压器继电保护误动的重要原因。彻底解决问题的方法是对励磁涌流进行抑制，或者说消灭励磁涌流。1励磁涌流产生的原因变压器励磁涌流的产生机理是基于电感线圈遵循磁链守恒原理，即与电感线圉交链的磁通不能突变。抽水蓄能机组水泵工况运行时，变压器主变高压侧发生电压骤增时，基于磁链守恒定律引起的瞬变过程产生偏磁导致铁芯过度饱和，进而使变压器励磁电流急剧增大，其
3、数值可达正常运行空载电流的数十倍。励磁涌流的出现增加了变压器继电保护装置误动的概率,这是因为保护装置难以正确识别励磁涌滴口故障电流的差别。尤其是差动保护在变压器空载投入（差动区内无故障、差动区外故障切除后穿越电流及过激磁都可能引起误动。尽管长期以来人们使用了诸如二次谐波制动判据、五次谐波制动判据、低电压加速判据、波形对称制动判据、三相差流及差流导数比值制动判据、间断角原理及其他数学物理方法等等对策,至今仍无法彻底解决保护误动问题，这是因为不论何种数学和物理方法都难以应对多变的励磁涌流形态。因此，重新调整思路就成为必然要面对的选择。2励磁涌流的特点合上断路器给变压器充电时，有时可以看到变压器电流
4、表的指针摆得很大，很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流通常称之为励磁涌流，特点如下：（1）涌流含有数值很大的高次谐波分量，因此，励磁涌流的变化曲线为尖顶波。（2）励磁涌流的衰减常数与铁芯的饱程度有关，饱和越深，电抗越小，衰减越快。（3）一般情况下，变压器容量越大，衰减的持续时间越长,但总的趋势是涌流的衰减速度往往比短路电流衰减慢一些。（4）励磁涌流的数值很大，最大可达额定电流的810倍。3涌流抑制器的原理根据变压器瞬变过程的理论分析，不论是变压器空载合闸到电源上，或者是变压器出线发生突然短路，所引发得励磁涌流或短路电流与合闸或短路时的电压初始角有关，而且都是在电压初始相位a=n/2或3/2
5、n时，励磁电流或短路电流的暂态分量都为零，即此时变压器的工况直接进入稳态。而当电压初始相位a=0或a=TT时，励磁电流暂态分量经过半周期后将达最大值，这就是励磁涌流。显然，这给人们一个明确的提示，即如果选择空投变压器的时刻落在a=ti/2或3/2n瞬间，将可彻底抑制励磁涌流。对于三相变压器，由于A、B、C=相电压的相位各相差3/2n,当使用分相操作断路器时,通过分相分时操作也可彻底抑制励磁涌流，但由此会引起短暂的非全相运行。当使用三相联动操作断路器时，靠捕捉电源电压a=n/2或3/2tt相位角合闸已不可能。变压器是储能原件，在上电和断电时都将产生暂态过程，励磁涌滴口充电涌流就是在暂态过程中产生
6、的。涌淘U制器通过空投变压器产生的偏磁去抵消原来磁路的剩磁实现对充电涌流的抑制。这一涌流原理使得在三相电路中空投变压器时，无需要求使用分相操作开关分时操作去捕捉三相电源的图至合闸角，而是使用三相联动开关实现对三相涌流的完全抑制。SID-3YL型涌流抑制器可针对不同磁路结构、不同接线组别、不同断路器控制方式的变压器实现对涌流的完全抑制。4涌流抑制器的结构SID-3YL型涌流抑制器主要用于抑制电力变压器及电力电容器空投时的涌流，因此，其主要功能是控制断路器合闸操作，输入信号有TV、TA、断路器辅助接点，此处还有合控制命令输入，该命令可来自上位机的开关量或RS-485总线的通讯。抑制器的输出送到断路
7、器的合闸控制回路，断路器的分闸命令无需有抑制器控制，但抑制器在长期带点运行时不断在监视并记录变压器电源切除的切除角。SID-3YL型涌流抑制器能同时支持三相分相分时操作及三相同时操作的断路器。抑制器可单独安装在开关柜或保护屏上，也可溶于断路器操作箱内。5涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用涌流抑制器接收到合闸令后，根据预先设置的三相断路器合闸时间，及通过电压互感器获得的电压相位角测值，第一时间（平均延时不大于5ms）发出合断路器命令。断路器辅助接点是作为向涌流抑制器提供测量断路器分、合闸时间的信号。考虑到辅助接点与主锄头的动作时间差，涌流抑制器专门配有SID-3YL型测量装量，在断路器脱离一次回路电
8、源时测量这一时差的功能，作为修正断路器分、合闸时间之用。涌流抑制器一般情况下只对断路器实施合闸操作，人工或继电保护可直接对断路器进行分闸操作。在某些情况下，例如人们希望变压器在某个电源电压相位角时断电，则可通过涌流抑制器按设定的角度进行分闸操作。结语随着电力系统不断地发展，抽水蓄能电站越来越发挥出其调峰填谷、节能减排的作用。但是抽水蓄能机组在抽水工况下，在其变压器空载合闸时可靠性及继电保护装置运行的可靠性,其躲避励磁涌流就显得尤为重要，而涌流抑制器则在此项任务中发挥了巨大的作用。涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用，有效地解决了空载合闸时存在的隐患，保证了抽水蓄能机组安全运行。参考文献1中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会组抽水蓄能电站工程建设文集M.中国电力出版社.2008.2张仁豫、陈昌渔、王昌长.清华大学电气工程系列教材高电压试验技术（第3版）M.清华大学出版社.2009.感谢您的阅读!
涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用研究
