變壓器勵磁涌流的抑制方法綜述

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(1.四川大學(xué)電氣信息學(xué)院，四川 成都 610065；2.國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610041)

0 引 言

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行與否，與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。變壓器的一次側(cè)在空載合閘或者外部故障切除后恢復(fù)時會產(chǎn)生極大的勵磁涌流，其值可能達(dá)到變壓器額定電流的6～8倍，而正常情況下勵磁電流應(yīng)該僅占額定電流的2%～5%[1]。過大的勵磁涌流不僅會導(dǎo)致變壓器的差動保護(hù)裝置誤動作，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓驟降或驟升，嚴(yán)重時可能會造成電網(wǎng)大面積停電。變壓器也會因?yàn)閯畲庞苛鲗?dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損害，同時造成變壓器變形，損害變壓器的絕緣，減少變壓器的使用壽命。如今針對變壓器的勵磁涌流主要都采取以識別為主的方法來保證差動保護(hù)不發(fā)生誤動[2-6]，但變壓器的勵磁涌流并沒有被去除，勵磁涌流中的直流分量和高次諧波的存在會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量下降，嚴(yán)重時可能還會導(dǎo)致電壓暫降以及過電壓的問題。近年來隨著高壓直流輸電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)之間的聯(lián)系越來越緊密，在直流近區(qū)中交流系統(tǒng)中產(chǎn)生的勵磁涌流會對直流系統(tǒng)造成影響。因此，為了有效地抑制勵磁涌流的大小，以便減小勵磁涌流對變壓器及整個系統(tǒng)的危害，抑制勵磁涌流成為了國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)問題。

下面將對各文獻(xiàn)中提出的勵磁涌流的抑制方法進(jìn)行歸納總結(jié)，分別對其原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并結(jié)合變壓器的實(shí)際情況對將來勵磁涌流的抑制方案進(jìn)行了展望。

1 勵磁涌流的產(chǎn)生原因及其影響

變壓器在正常運(yùn)行時，勵磁電流的值最大僅為額定電流的2%～5%。而在發(fā)生外部故障時，電壓降低，勵磁電流也將隨之減小。因此變壓器正常運(yùn)行或發(fā)生外部故障時，都不會出現(xiàn)勵磁涌流。

但當(dāng)變壓器空載投入或?qū)⑼獠抗收锨谐笞儔浩髦匦峦度脒\(yùn)行時，由于電壓的突然變化，磁場急劇增大，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的鐵心飽和。飽和磁通的大小取決于鐵心材料的磁導(dǎo)率、磁路長度及截面等因素，鐵心磁通飽和導(dǎo)致勵磁電感減小，勵磁電流激增為勵磁涌流。設(shè)變壓器的高壓側(cè)電壓為U，Um為變壓器正常運(yùn)行時的電壓最大值。變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下設(shè)繞組端電壓為

U(t)=Umsin(ωt+θ)

(1)

忽略變壓器漏抗和繞組電阻，則用標(biāo)幺值表示的電壓U與磁通Φ之間的關(guān)系為

(2)

式中：N為變壓器匝數(shù)；Φ為鐵心磁通。設(shè)N=1，當(dāng)變壓器空載合閘時，由電壓U與磁通Φ之間的微分方程求解可得

(3)

(4)

式中：θ為變壓器投入時刻的初相角；ω為角速度；C為積分常數(shù)；Φm是變壓器穩(wěn)態(tài)工作時的磁通幅值。由于鐵心中的磁通不能驟變，設(shè)變壓器空載投入瞬間(t=0)鐵心的剩磁為Φr，則積分常數(shù)

C=Φr+Φmcosθ

(5)

于是，空載合閘時變壓器鐵心中的磁通為

Φ=-Φmcos(ωt+θ)+Φmcosθ+Φr

(6)

式中：第1項(xiàng)為穩(wěn)態(tài)磁通；后兩項(xiàng)為暫態(tài)磁通，在計及變壓器損耗的情況下，暫態(tài)磁通將隨著時間的衰減而衰減。假設(shè)后兩項(xiàng)參數(shù)同為正或同為負(fù)，則半個周期后鐵心磁通會達(dá)到2Φmcosθ+Φr。變壓器空載投入時，合閘初相角θ決定了磁通量的大小。在電壓過零點(diǎn)(θ=0°)空載合閘半個周期后將產(chǎn)生最大磁通2Φm+Φr，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變壓器的飽和磁通Φs[1]。

在變壓器鐵心飽和后，勵磁電流將急劇增大，最大可能達(dá)到額定電流的6～8倍。勵磁涌流具有以下特點(diǎn)：

1)勵磁涌流具有非對稱性，含有大量的非周期分量，其波形會比正常情況下的勵磁電流更為接近時間軸的一側(cè)。

2)勵磁涌流的波形存在間斷，有明顯的波形間斷角。波形間斷角隨著涌流的大小而變化，鐵心飽和程度越高，涌流越大，間斷角也就越大。

3)勵磁涌流中含有大量以偶次諧波為主的諧波分量，其中二次諧波的含量最多。

目前針對勵磁涌流的各種抑制方法主要可以分為兩大類。一類是通過外接設(shè)備或者改變變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方法來進(jìn)行抑制。這類方法主要有變壓器一次側(cè)串電阻、改變變壓器繞組接法、變壓器低壓側(cè)接電容、采用電力電子器件抑制勵磁涌流法等。另一類主要是通過改變變壓器內(nèi)部的相應(yīng)參數(shù)來達(dá)到控制勵磁涌流的目的。這類方法主要包括預(yù)充磁法、選相合閘法、消除剩磁法等。近年來，隨著研究領(lǐng)域的擴(kuò)大以及研究層次的深入，國內(nèi)外學(xué)者將兩類方法結(jié)合起來，又提出了很多新的抑制勵磁涌流的方法。這些方法的提出，為未來解決勵磁涌流的抑制這一課題提供了新的思路。下面對以上方法進(jìn)行綜述。

2 外接設(shè)備或改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的抑制方法

2.1 變壓器一次側(cè)串電阻

該方法原理是在變壓器空載合閘時在變壓器高壓側(cè)繞組串聯(lián)一個合閘電阻。這樣在勵磁涌流產(chǎn)生時，勵磁涌流會因?yàn)樵摵祥l電阻的影響而被減弱。當(dāng)變壓器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時候，再利用旁路開關(guān)將此合閘電阻切除掉。選擇合適的合閘電阻阻值還可以加快勵磁涌流的衰減速度。

文獻(xiàn)[7]提出了一種利用時間繼電器與串聯(lián)合閘電阻結(jié)合的裝置，利用時間繼電器來控制變壓器主回路和串聯(lián)合閘電阻的投切時間。投入實(shí)際應(yīng)用后表明效果良好。文獻(xiàn)[8]結(jié)合了合閘電阻的等效電路，通過理論分析證明了串聯(lián)合閘電阻抑制勵磁涌流的可行性，并在±800 kV的換流變壓器上加裝了不同阻值的電阻進(jìn)行了對比研究，可看出合閘電阻的大小與勵磁涌流不是線性關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。文獻(xiàn)[9]中在變壓器一次側(cè)主斷路器兩端附加了并聯(lián)電阻和輔助開關(guān)，變壓器空載合閘時令并聯(lián)電路先接入電路，待一段時間后，主斷路器合上，短路并聯(lián)電阻并斷開輔助開關(guān)，完成變壓器的合閘過程。利用電阻的阻尼作用，使得勵磁涌流的衰減速度變得更快。同時通過對多組數(shù)據(jù)的仿真，綜合考慮電阻的能耗以及抑制效果，得出針對于該仿真模型的最優(yōu)合閘電阻值。

該類方法的操作比較復(fù)雜，而且增加了設(shè)備的投資。尤其對于大容量的變壓器，其阻值也相應(yīng)需要很大，并且還可能對大容量變壓器的高壓側(cè)的功率送出造成一定的影響。因此該方法一般僅適用于小容量的變壓器空載合閘時使用。

2.2 改變變壓器繞組接法

鐵心的磁導(dǎo)率在鐵心飽和時會近似等于真空的磁導(dǎo)率。變壓器的一次繞組在變壓器產(chǎn)生勵磁涌流時可以看作是一個不包含鐵心的空心線圈。由于勵磁電感隨著截斷面積的增大而增大，如果能夠通過改變變壓器繞組分布，改變其截斷面積，這樣就能通過增大勵磁電感來抑制勵磁涌流。

文獻(xiàn)[10]以3層式的S-P-S結(jié)構(gòu)和4層式的S-P-S-P結(jié)構(gòu)的變壓器為例進(jìn)行分析，從機(jī)理上敘述了如何通過改變繞組的方式來抑制勵磁涌流。文獻(xiàn)[11]通過對多組S-P-S結(jié)構(gòu)的變壓器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了改變繞組方法抑制勵磁涌流的可行性。文獻(xiàn)[12]提出了一種新型的改變繞組的方法，該方法利用了扇形繞組的設(shè)計，通過提高變壓器的飽和電感值來達(dá)到抑制勵磁涌流的目的，不需要增設(shè)其他元件。該文通過仿真發(fā)現(xiàn)扇形繞組接法應(yīng)用在大型變壓器上時對勵磁涌流有較好的抑制效果。文獻(xiàn)[13]提出了一種改變一、二次繞組分布，通過增加合閘過程中變壓器的自感來對勵磁涌流進(jìn)行抑制。

改變變壓器繞組接法的缺點(diǎn)在于需要改變變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可能會影響到變壓器的絕緣特性，而且對已投運(yùn)的變壓器，改造的成本過高。

2.3 變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器

變壓器產(chǎn)生勵磁涌流的主要原因是鐵心飽和，如果能采取措施令變壓器繞組內(nèi)的磁通被限制在飽和值以下，勵磁涌流相應(yīng)地也就會被抑制?；谶@種思想，在變壓器的低壓側(cè)并聯(lián)電容器，通過電容器在低壓側(cè)產(chǎn)生與高壓側(cè)磁性相反的磁通，降低鐵心飽和度，使得抑制勵磁涌流得以實(shí)現(xiàn)。若取用合適的電容參數(shù)與勵磁電感產(chǎn)生諧振，勵磁阻抗的值會在額定頻率下達(dá)到無窮大，在這種情況下可以完美地抑制勵磁涌流。

文獻(xiàn)[14-15]簡單介紹了此方法的原理，并且通過荷蘭PGEM公司在1992年的實(shí)際試驗(yàn)，提出了并聯(lián)電容器取值對勵磁涌流抑制效果的影響問題。文獻(xiàn)[16]通過對變壓器等效電路的分析，提出先利用等效瞬時電感求取瞬時勵磁電感，再用求得的勵磁電感來確定用于抑制勵磁涌流的電容值。并通過仿真驗(yàn)證了變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器抑制勵磁涌流的可行性。但計算出的并聯(lián)電容值可能存在計算誤差而不能完美地抑制勵磁涌流。文獻(xiàn)[10]為了解決計算誤差的問題，在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容器的基礎(chǔ)上，將選相合閘技術(shù)與之結(jié)合，通過仿真計算發(fā)現(xiàn)在兩種抑制方法結(jié)合的情況下，較之單獨(dú)使用其中的某一種方法，結(jié)合使用后勵磁涌流的抑制效果較好。

低壓側(cè)并聯(lián)電容器的主要缺點(diǎn)在于難以確定合適的電容值，不同電容值的選取，會導(dǎo)致勵磁涌流的變化很大。因此單獨(dú)使用變壓器電壓側(cè)并聯(lián)電容時必須要了解變壓器的勵磁特性。一般考慮將此方法與其他幾種抑制勵磁涌流的方法結(jié)合使用，以達(dá)到較好的抑制效果。

2.4 利用電力電子器件抑制勵磁涌流

近年來電力電子技術(shù)發(fā)展迅速，其快速發(fā)展對電力系統(tǒng)的運(yùn)行和控制都帶來了巨大的影響。因此有學(xué)者將電力電子技術(shù)運(yùn)用在抑制勵磁涌流方面，也取得了較好的效果。

文獻(xiàn)[17]討論了分別利用直流電抗器和串聯(lián)聯(lián)結(jié)的電壓源PWM轉(zhuǎn)換器來限制勵磁涌流。直流電抗器應(yīng)用在單相變壓器上后幾乎不產(chǎn)生勵磁涌流，在三相變壓器上勵磁涌流會被很好地抑制。單相和三相變壓器在采用PWM轉(zhuǎn)換器后，勵磁涌流均不會產(chǎn)生。文獻(xiàn)[18]設(shè)計了一種基于二階欠阻尼電路實(shí)現(xiàn)的涌流抑制器。此涌流抑制器將可根據(jù)特定時間常數(shù)變化幅值的電壓施加在變壓器的第3繞組上，有效地抑制在暫態(tài)過程中產(chǎn)生的勵磁涌流。充電完成后，涌流抑制器退出運(yùn)行，不會對電力系統(tǒng)造成影響。文獻(xiàn)[19]提出將超導(dǎo)故障限流器(supercoducting fault current limiter，SFCL)應(yīng)用于勵磁涌流的抑制上。將限流電阻(current limiting resistance，CLR)與超導(dǎo)故障限流器(SFCL)結(jié)合在一起使用，根據(jù)變壓器的具體數(shù)據(jù)，通過仿真計算得出最合適的阻值，仿真結(jié)果驗(yàn)證了此方法在抑制勵磁涌流中的應(yīng)用有效性。

現(xiàn)階段由于成本以及控制復(fù)雜的原因，電力電子器件抑制勵磁涌流的各種方法還未大規(guī)模地應(yīng)用于實(shí)際工程上。但是隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的應(yīng)用在勵磁涌流的抑制上可能會出現(xiàn)。

3 改變變壓器的相應(yīng)參數(shù)的抑制方法

3.1 變壓器預(yù)充磁

在交流系統(tǒng)中，電壓總是超前磁通90°相位角。合閘的最優(yōu)情況是在當(dāng)電壓相位角為最大時，此時合閘磁通的瞬間值也為0，這種情況下變壓器就不會產(chǎn)生勵磁涌流。在其他時刻合閘時，磁通值不為0，由于鐵心中的磁通不能突變，因此鐵心中就會產(chǎn)生式(6)中的非周期分量，非周期分量越大，鐵心越容易飽和，鐵心飽和就會產(chǎn)生極大的勵磁涌流。如果考慮在變壓器合閘前對變壓器的原邊進(jìn)行預(yù)充磁，通過預(yù)充磁產(chǎn)生的磁通令合閘時的磁通不是突變的狀態(tài)，可以減小非周期分量的幅值，同時也就達(dá)到了抑制勵磁涌流的目的。

文獻(xiàn)[20]從勵磁涌流的產(chǎn)生原理出發(fā)，分析了預(yù)充磁技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。文獻(xiàn)[21]對變壓器實(shí)例進(jìn)行預(yù)充磁操作，通過工程實(shí)例驗(yàn)證了預(yù)充磁能夠有效地抑制勵磁涌流。文獻(xiàn)[22]研究了串接小容量變壓器預(yù)充磁抑制勵磁涌流可行性，并結(jié)合船舶電力系統(tǒng)的工程實(shí)際，進(jìn)行了建模仿真和動模系統(tǒng)物理試驗(yàn)驗(yàn)證。文獻(xiàn)[23]設(shè)計了一種由直流電壓源、開關(guān)、電容、二極管、熔絲和雙熔點(diǎn)斷路器組成的預(yù)充磁裝置。針對不同剩磁的情況做了仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)合仿真結(jié)果與變壓器的極限磁滯回線，確立了預(yù)充磁裝置的充磁目標(biāo)值，最后確立預(yù)充磁裝備斷路器的關(guān)斷角。文獻(xiàn)[24]對船用變壓器的兩種預(yù)充磁技術(shù)進(jìn)行了分析研究。其中串接電阻預(yù)充磁方法對勵磁涌流的抑制效果較差，串聯(lián)小容量變壓器預(yù)充磁的效果較好。但前者實(shí)現(xiàn)方便，成本較低；后者雖然實(shí)用性較高，但是不能單獨(dú)使用。

預(yù)充磁技術(shù)單獨(dú)使用雖然也能夠一定程度上抑制勵磁涌流，但實(shí)際工程中為了達(dá)到更好的效果，一般考慮將預(yù)充磁技術(shù)與選項(xiàng)合閘技術(shù)以及剩磁消除技術(shù)等方法結(jié)合起來一起使用，以達(dá)到更好的抑制效果。預(yù)充磁技術(shù)在使用時也應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)現(xiàn)難度，做到經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性并存。

3.2 選相合閘技術(shù)

選相合閘技術(shù)最早提出于20世紀(jì)70年代，主要用于降低操作過電壓及合閘涌流。近年來隨著國內(nèi)外學(xué)者的不斷深入研究，此技術(shù)在空載變壓器合閘上也得到了應(yīng)用。選相合閘技術(shù)的原理是通過控制斷路器的投切時間，以達(dá)到減少式(6)中暫態(tài)分量的目的，從而抑制勵磁涌流。文獻(xiàn)[10]與文獻(xiàn)[25-27]對選項(xiàng)合閘的原理進(jìn)行了分析，并提出了3種常用的針對三相變壓器的選項(xiàng)合閘策略。

1)快速合閘策略：此策略下，假設(shè)A相剩磁ΦA(chǔ)=0，B相剩磁ΦB=-0.8Φm<0，C相剩磁ΦC=0.8Фm>0。當(dāng)電壓為峰值時令A(yù)相合閘，并在A相合閘后1/4個工頻周期后將B和C兩相進(jìn)行合閘，這樣就能防止B和C兩相鐵心中的磁通飽和，達(dá)到抑制勵磁涌流的目的。

2)延遲合閘策略：在某一項(xiàng)剩磁為已知的情況下可以采用這種方法。假定A相剩磁為已知，令A(yù)相在其電壓峰值時刻(此時合閘不會產(chǎn)生暫態(tài)磁通)合閘，B與C兩相在經(jīng)過2～3個工頻周期后合閘。設(shè)B、C兩相中的磁通情況為ΦB>Φc，當(dāng)B相感應(yīng)磁通進(jìn)入飽和區(qū)后，C相的感應(yīng)磁通還未飽和。在此暫態(tài)過程中應(yīng)有：LB?LC，且B相的感應(yīng)電動勢也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C相的感應(yīng)電動勢。B、C兩相的磁通均會逐漸增加，但由于C相的增加速度大于B相的增加速度，最后兩相鐵心內(nèi)部的剩磁會達(dá)到平衡狀態(tài)，并且相位超前A相180°，消除剩磁的影響。

3)同步合閘策略：此方法需要控制斷路器，令三相中任意一相(設(shè)為A相)剩磁等于0，另外兩相(設(shè)為B、C兩相)剩磁不等于0且一相為正、另一相為負(fù)，并且剩磁幅度不能太小。此時可以令三相同時選擇在A相的最佳相位合閘點(diǎn)處合閘，但此方法的實(shí)現(xiàn)前提條件較為嚴(yán)苛。

文獻(xiàn)[28]提出了一種不考慮剩磁的選相合閘方法。利用SF6斷路器對三相變壓器繞組進(jìn)行控制，設(shè)置每相60°的機(jī)械延時相角，以B—C—A的順序每隔1 ms分相合閘能最后結(jié)果顯示能有效抑制勵磁涌流。該方法已經(jīng)在匈牙利的兩個變電站中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用且效果良好。 文獻(xiàn)[29]利用MATLAB仿真軟件中的PSB(power system block)建立了三相變壓器空載合閘的仿真模型，并針對無剩磁和有剩磁兩種情況下的選項(xiàng)合閘技術(shù)進(jìn)行了仿真分析。并提出將DSP技術(shù)應(yīng)用到選相合閘技術(shù)的控制系統(tǒng)中的展望。文獻(xiàn)[9]對合閘涌流以及和應(yīng)涌流兩種情況下應(yīng)用選相合閘技術(shù)后的抑制效果進(jìn)行了分析，最后結(jié)合工程實(shí)例，得到以剩磁檢測裝置輔助于選相合閘裝置后，抑制效果會更好的結(jié)論。文獻(xiàn)[30]分析了針對直流系統(tǒng)中的換流變壓器，提出了一種新的控制邏輯來控制選項(xiàng)合閘技術(shù)對換流變壓器勵磁涌流的抑制。文獻(xiàn)[31]詳細(xì)分析了通過電壓積分求取剩磁的方法與剩磁的大小和極性對抑制勵磁涌流的影響。文獻(xiàn)[32]在分析選相合閘技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的剩磁計算方法，詳細(xì)分析了快速合閘策略和延遲合閘策略。但是現(xiàn)階段的剩磁一般都是通過電壓積分得到，在某些情況下不能精確地得出剩磁的值，因此會影響到抑制效果。文獻(xiàn)[33]從鐵心的磁學(xué)特性角度入手分析了選相合閘技術(shù)的原理，并指出抑制勵磁涌流僅需式(6)中的兩項(xiàng)暫態(tài)分量——偏磁與剩磁的極性相反即可。只要偏磁與剩磁不疊加，磁路就不會飽和。此方法大大減小了對選相合閘操作的精度要求。文獻(xiàn)[34]通過建立變壓器空載合閘時的詳細(xì)數(shù)學(xué)模型，分析了變壓器分閘時電流相位角對于剩磁量的影響，以數(shù)學(xué)關(guān)系式的形式展現(xiàn)了分閘時的電流相位角和勵磁電流相位角的聯(lián)系。通過分析這些因素之間的聯(lián)系，再應(yīng)用于選相合閘技術(shù)上。文獻(xiàn)[35]在分析選相合閘技術(shù)的原理基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種硬件系統(tǒng)以DSP為基礎(chǔ)并且具有采樣、控制、通信功能的永磁真空斷路器。通過C語言進(jìn)行編程，使之能夠在空載變壓器進(jìn)行合閘時對選相合閘操作進(jìn)行控制。應(yīng)用于實(shí)例后發(fā)現(xiàn)該斷路器有較好的抑制效果。文獻(xiàn)[36]將晶閘管技術(shù)應(yīng)用于選相合閘技術(shù)，提高了斷路器的精度。文獻(xiàn)[37]對近年來提出的各種選相合閘方法進(jìn)行了詳細(xì)的仿真分析，提出了選相合閘技術(shù)中斷路器的誤差應(yīng)當(dāng)不超過0.5 ms。并提出考慮應(yīng)用DSP技術(shù)或者模糊PID或者神經(jīng)元PID等算法進(jìn)行閉環(huán)控制，對斷路器的誤差時間進(jìn)行進(jìn)一步控制。文獻(xiàn)[38]通過四川某電網(wǎng)空充主變壓器的實(shí)例，分析了勵磁涌流帶來的諧波危害，并提出在空載主變壓器合閘前，先利用測磁器對主變壓器剩磁進(jìn)行測量，判斷出剩磁最大相的磁性，同時利用選項(xiàng)合閘技術(shù)與一次側(cè)串聯(lián)合閘電阻的方法來抑制勵磁涌流。并在最后提出若無法測試剩磁方向，可以考慮先對主變壓器進(jìn)行消磁操作，再應(yīng)用該綜合策略。文獻(xiàn)[39]根據(jù)剩磁量的不同情況提出了4種選相合閘策略，分析了其抑制涌流的效果。文獻(xiàn)[40]針對三相中性點(diǎn)不接地的變壓器，提出了一種測量其剩磁量的方法并通過測得的剩磁量進(jìn)行選相合閘操作。文獻(xiàn)[41]針對電壓降低情況下的變壓器，通過磁通量函數(shù)求得變壓器中的剩磁量，確定選相合閘的最佳時刻。雖然該文指出其方法不能完全抑制勵磁涌流，但是此方法是低電壓情況下性價比最高的。文獻(xiàn)[42]考慮通過控制斷路器來對剩磁進(jìn)行控制，將剩磁從未知量變?yōu)橐阎浚槍σ阎氖４帕吭僬{(diào)整選相合閘裝置的參數(shù)，以有效地抑制勵磁涌流。

選相合閘技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的抑制勵磁涌流的技術(shù)之一。較之其他幾種抑制技術(shù)，它的抑制效果較好且不會對電力系統(tǒng)造成負(fù)面影響。但是此方法不可能完全實(shí)現(xiàn)三相同相位合閘，所以不能徹底消除勵磁涌流，且實(shí)現(xiàn)難度較大，需要考慮的因素也較多，其中最關(guān)鍵的影響因素是變壓器中的剩磁。如何改善選相合閘技術(shù)，使其能更經(jīng)濟(jì)地應(yīng)用于實(shí)例成為了今后研究的重點(diǎn)方向。

3.3 削弱變壓器剩磁

剩磁是影響勵磁涌流的重要因素之一，在選相合閘技術(shù)中，能否得知準(zhǔn)確的剩磁值是設(shè)置合閘時間的關(guān)鍵。如今尚未有一種能夠精確測量剩磁值的方法。如果在變壓器空載合閘前能夠消除或減弱剩磁，即使不測量，也能使得變壓器空載合閘時產(chǎn)生勵磁涌流的概率大大降低。文獻(xiàn)[43]對大容量變壓器在直流測試后產(chǎn)生的剩磁進(jìn)行了消除試驗(yàn)，并提出了直流消磁和交流消磁兩種方法。其中直流方法研發(fā)更為成熟，并已廣泛應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。文獻(xiàn)[44]分析了剩磁對于變壓器投運(yùn)的危害，并聯(lián)系實(shí)例分析闡述了上述兩種消磁方法的效果。文獻(xiàn)[45]從鐵心本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)出發(fā)，提出了一種基于剩磁預(yù)測的消磁方法。文獻(xiàn)[46]等利用低功率超低頻電壓源、電力電子開關(guān)和一個簡單的控制器設(shè)計了一種減小剩磁的元件，此元件能夠產(chǎn)生單相的矩形電壓波形來對剩磁進(jìn)行削弱。文獻(xiàn)[47]提出了一種通過測量變壓器空載時某相的電壓來估算剩磁的方法，并通過控制變壓器的斷電時刻使得變壓器中的剩磁減小到最低水平。最后結(jié)合工程實(shí)際，將該方法與變壓器繞組接法、斷路器的特性及選相合閘技術(shù)結(jié)合使用來對勵磁涌流進(jìn)行抑制。

消除剩磁可以減小磁通的暫態(tài)分量，使鐵心不容易達(dá)到飽和狀態(tài)。消除剩磁后，可以配合前面提到的其他幾種方法進(jìn)一步抑制勵磁涌流，減小勵磁涌流對變壓器以及電力系統(tǒng)的危害。

4 結(jié) 語

目前勵磁涌流的抑制方法已有許多較為成熟的方法，且近年來國內(nèi)外學(xué)者又在已有的抑制方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。例如文獻(xiàn)[48-49]提出了一種基于控制合閘電壓幅值抑制勵磁涌流的思想。但是由于影響勵磁涌流的因素較多，現(xiàn)有的方法沒有一種能夠完美地抑制勵磁涌流，很多方法也僅僅停留在實(shí)驗(yàn)階段。不能大規(guī)模地應(yīng)用于工程實(shí)際。因此針對此問題還需要進(jìn)一步研究與完善。建議實(shí)際生產(chǎn)過程在選擇方法時，可以同時采用不同原理的消磁技術(shù)，以達(dá)到抑制勵磁涌流的目的。