一种避免低压隔离变压器合闸涌流的新型实用方法

赵忠云，田贵书



一种避免低压隔离变压器合闸涌流的新型实用方法

赵忠云，田贵书

（天津天能变压器有限公司，天津 300401）

介绍了变压器空载合闸励磁涌流产生机理，详细分析了利用软启动器空载合闸及分闸隔离变压器时避免合闸涌流及操作过电压的原理、方法，验证了该方法安全可靠、成本低、安装方便，值得推广。

隔离变压器；合闸励磁涌流；软启动器

在低压电源中，大量使用低压隔离变压器，隔离变压器的主要作用是使一二次两个系统电气隔离，避免相互干扰。随着低压隔离变压器容量的不断增大，空载合闸励磁涌流的危害愈发严重，严重影响了大容量低压隔离变压器的应用。

1　变压器空载合闸励磁涌流产生机理

变压器铁芯材料（硅钢片）励磁特性具有非线性特性，当铁芯磁通低于饱和时（即变压器处于空载的稳态运行时），此时的励磁电流是十分小的，仅占额定电流的0.2%～1%。但是，当变压器空载合闸时，就会收到变压器铁芯剩余励磁及当变压器刚刚进行初载合闸时初相角所带来的随机性，而导致铁芯磁通逐渐趋于饱和状态，产生较大幅度值的励磁涌流，尤其是当变压器的实际电压在过零点进行合闸时，此时是铁芯之中磁通值最大的情况，所以铁芯的饱和程度也十分严重，因此造成的励磁涌流也是最大的，其最大的峰值甚至可以达到变压器标准额定电流的6～8倍，对于低压隔离变压器，空载合闸所产生的励磁涌流，其最大峰值则能够达到变压器标准额定电流的30倍。如此大的励磁涌流的出现，势必会造成电网电压的不断波动，造成变压器的继电保护错误动作，从而诱发操作过电压，进而给电力电气设备带来严重的安全隐患。

2　避免低压隔离变压器合闸涌流的新型方法分析

2.1软启动器避免低压隔离变压器合闸涌流的工作原理

图 软启动器Fig.Soft starter

图中：QF1-断路器、QF2-断路器或隔离开关、KM-接触器、FU-熔断器。

软起动器的主电路采用六个晶闸管反并联后串接于隔离变压器一次回路中。通过微处理器控制其触发角的变化来改变晶闸管导通角，由此来控制隔离变压器输入电压大小。当空载合闸完成后，软起动器输出达到额定电压。这时控制三相旁路接触器KM吸合，将隔离变压器投入低压电网运行。

2.2空载合闸（软启）

QF2断开，QF1闭合，启动软启按钮，软起动器的输出电压由起始电压（一般30%额定电压）按起动时间（2～100S可调，出厂设定12S）逐渐上升，当达到额定电压时，旁路接触器吸合，完成升压合闸过程，升压合闸完成时有信号灯提示。升压合闸过程中隔离变压器励磁电流小于空载电流。

2.3空载分闸（软停）

QF2断开，启动软停按钮，软起动器的输出电压由全压开始按设定时间（1～50S可调，出厂设定2S）逐渐减小，直到隔离变压器断电。此时断开QF1，可对隔离变压器调压、维护或检修。

2.4配置

由于低压隔离变压器电压低、电流大，而空载电流仅为额定电流的0.2%～1%。为了充分利用资源，软启动器按低压隔离变压器空载电流配置，而断路器、三相旁路接触器KM按隔离变压器额定电流配置。

2.5优势

第一，软启动器具备过载保护功能。这是因为在软启动器中引入了电流控制环，所以，对电机的电流变化情况可以起到实时检测的职能。同时，通过增加过载电流和反时限控制模式这一设定，也能够充分展现软启动器的过载保护功能。第二，软启动器具备着缺相保护功能。在实际的应用过程中，软启动器能够对三相电流的实际变化状态进行实时监测，因此当三相电流发生断流问题时，软启动器则会及时进行缺相保护。第三，软启动器具备过热保护功能。软启动器能够通过其内部的散热继电器，对晶闸管的实际散热温度进行准确的测量，从而及时发现晶闸管的实际问题是否已经超过了被允许的数值，一旦超过了这个数值以后，那么晶闸管会被自动关断，并发出报警信号。第四，软启动器具备测量回路参数的功能。电动机在实际工作过程中，正是因为软启动器内部的检测器，能够始终对电机的实际运行状态进行监视，并且能够将这些检测到的数据传输给CPU，由CPU进行处理、分析。因此，也就具备了对回路参数进行测量的功能。

3　应用

以800kVA低压隔离变压器为例说明，客户为节能灯制造企业，现场夜间电压高、白天电压正常或稍低，隔离变压器经常需要分闸调压。

3.1产品主要技术参数及要求

型号：SGB10-800/0.4

3.2配置

软启动器额定电流选用10A，断路器（隔离开关）额定电流选用1250A。由于隔离变压器额定电流较大，旁路接触器改选为1250A低压断路器。

3.3效果

该隔离变压器已使用两年，空载合闸、分闸过程平稳，没有电压波动、继电保护误动、操作过电压等现象发生。

4　结语

通过对变压器空载合闸励磁涌流产生机理的分析，阐述了利用软启动器空载合闸及分闸隔离变压器时避免合闸涌流及操作过电压的原理、方法，并想要进一步验证该方法是否安全可靠、成本低、安装方便，是否值得推广。在低压电源中，大量使用低压隔离变压器，隔离变压器的主要作用是使两个系统电气隔离，避免相互干扰，发现随着低压隔离变压器容量的不断增大，空载合闸励磁涌流的危害愈发严重，严重影响了大容量低压隔离变压器的应用。所以，我公司通过在多台低压隔离变压器上应用软启动器控制空载合闸、空载分闸，设置容量从100到1250kVA，取得了较好的效果，也达到了设计目的。

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The practical method to avoid switching inrush current of low-voltage isolation transformer

ZHAOZhong-yun，TIANGui-shu
（Tianjin TiannengTransformer Co.，Ltd.，Tianjin 300401，China）

The generating mechanism of no-load switching inrush current in transformer is introduced.This paper makes in-depth analysis of using soft starter with no-load closing and opening isolation transformer to avoid switching inrush current，principle and method of switching surge.It shows that the method has characteristics of safety and reliability，low cost and easy installation，which is worth promoting.

Isolation transformer；Switchinginrush current；Soft starter

TM407

A

1674-8646（2016）15-0034-02

2016-06-28

赵忠云（1962-），男，山东金乡人，天津天能变压器有限公司副总经理，从事电力变压器、特种变压器研究与开发工作。